Об испытаниях нового российского материала для лопаток авиационных двигателей. Лопатки авиационных двигателей


Российские ученые создали лопатки нового поколения для авиадвигателей

17:3704.04.2016

(обновлено: 18:11 04.04.2016)

335733033

Подпишись на ежедневную рассылку РИА Наука

Спасибо за подписку

Пожалуйста, проверьте свой e-mail для подтверждения подписки

Снижая массу воздушного судна, новая разработка позволит перевозить больше пассажиров с меньшим расходом топлива.

МОСКВА, 4 апр – РИА Новости. Группа ученых из Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" и Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) разработала инновационные лопатки для двигателей самолетов. Они будут применяться в гражданской авиации – чтобы улучшить рабочие характеристики двигателей, уменьшить вес самолетов и снизить расход топлива. 

Снижение массы и увеличение удельной прочности материалов, из которых собран самолет, – важнейшие задачи, стоящие сегодня перед авиаконструкторами и учеными-материаловедами всего мира. По инициативе Уфимского моторостроительного производственного объединения (ПАО "УМПО") группа ученых из НИТУ "МИСиС" и УГАТУ приступила к решению этих задач и разработала лопатки нового поколения для использования в газотурбинных авиационных двигателях. Впервые в России удалось отлить из сплава алюминида титана инновационные лопатки, которые вдвое легче, чем их аналоги на основе никеля. 

Эксперт: число открытий, сделанных в "МИСиС", заметно выросло"Сегодня изготовление изделий из алюминида титана очень востребовано в гражданской авиации. Наша разработка не уступает мировым аналогам из Европы и США. Очень важно, что это полностью отечественная разработка: лопатки могут производиться на отечественном оборудовании и из отечественных материалов", – рассказал в интервью РИА Новости руководитель исследовательской группы, заведующий кафедрой "Технологии литейных процессов и художественной обработки материалов" НИТУ "МИСиС", профессор Владимир Белов. 

Переход на новую технологию позволит заметно снизить массу двигателя, в результате станет возможным перевозить больше пассажиров или грузов на длительные расстояния. Кроме того, новая технология изготовления лопаток значительно уменьшит действующее центробежное напряжение в компрессоре и турбинах авиадвигателей, снизит инерцию турбин и компрессоров, а тем самым позволит уменьшить расход топлива, выбросы в атмосферу парниковых газов. 

Технология изготовления новых лопаток уже запущена в производство на Уфимском моторостроительном производственном объединении (ПАО "УМПО"). Ожидается, что лопатки из интерметаллида титана будут использоваться в новом российском двигателе ПД-14 для российского ближне-среднемагистрального пассажирского самолета МС-21. 

ria.ru

Лопатки: размер имеет значение | Авиатранспортное обозрение

Этим летом самый большой в мире реактивный двигатель GE9X, предназначенный для коммерческих лайнеров Boeing 777X, доставили в Пиблс (шт. Огайо, США) — на тестовую площадку для силовых установок производства GE Aviation. Испытания идут уже несколько месяцев. Двигатель, например, подвергли обледенению длительностью 160 ч. Инженеры GE Aviation собирают показания с датчиков, установленных примерно в 50 контрольных точках. Всю эту информацию используют в ходе проектирования и производства.

Впрочем, отдельные компоненты двигателя испытывают куда дольше, пишет MRO Network. Работы с ними начались еще шесть лет назад. Испытаниям подверглись в том числе композитные лопатки вентилятора четвертого поколения, кожух вентилятора, топливные форсунки, изготовленные на 3D-принтере, и специальные легковесные материалы, больше известные как композиты с керамической матрицей.

Как отмечают в GE, совместное использование этих компонентов позволит облегчить двигатель, повысить его эффективность и снизить расход топлива. Судя по всему, авиакомпании с такой точкой зрения согласны: портфель заказов на GE9X состоит примерно из 700 двигателей.

История создания двигателей GE9X наглядно демонстрирует, как современные силовые установки увеличиваются в размерах — а вместе с ними растут и лопатки вентилятора. Засасывая воздух в двигатель, каждая из них испытывает нагрузку, равную весу девяти двухэтажных автобусов. Воздуха, который единственная лопатка перекачивает за секунду, хватит, чтобы заполнить помещение для игры в сквош.

Трансформация формы

С ходом времени лопатки вентилятора превратились из плоских пластин в трехмерные изогнутые формы. Трансформация стала результатом применения вычислительной гидродинамики (CFD), которая помогла смоделировать потоки воздуха, проходящие через вентилятор, и вычислить эффективность нагнетания воздуха. Пытаясь повысить эффективность, разработчики сократили число лопаток, улучшив их аэродинамику. В новых двигателях их меньше, чем в прежних моделях.

Вы прочитали 22% текста.

Это материал из журнала "Авиатранспортное обозрение". Полный текст материала доступен только по платной подписке.

Полгода

(скидка 1782 р.)3564 р.1782 р.

Год

(скидка 4158 р.)7128 р.2970 р.

Приобретение бумажных и pdf-версий изданий ИД "А.Б.Е.Медиа", включая "Авиатранспортное обозрение" и Ежегодник АТО:

Я подписчик / Я активировал промокод.Если у вас есть неактивированный промокод, авторизуйтесь/зарегистрируйтесь на сайте и введите его в своем Личном кабинете на вкладке Подписка

www.ato.ru

Обрыв лопатки авиадвигателя - техническая информация для пассажира: lx_photos

17 апреля 2018 г. у самолёта Boeing-737 в США оторвало лопатку в полёте.Из-за повреждения фюзеляжа один человек погиб.

Как обычно, отвечаю на незаданные вопросы:1. Что случилось?2. Что там со стёклами?3. Что там с лопатками, и почему она оторвалась?4. Что делают конструкторы, чтобы лопатки не отрывались?5. Как следят за лопатками в эксплуатации?6. Насколько часто такое происходит?7. Что ж, мне теперь вообще не летать?

1. Что случилось?По имеющимся сообщениям, в полёте на большой высоте оторвало лопатку вентилятора одного двигателя.Судя по фото,это вызвало поломку воздухозаборника двигателя.Лопаткой или другими оторвавшимися частями был повреждён фюзеляж.Повреждены стёкла.Одно из стёкол разрушилось полностью, и в образовавшееся отверстие частично высосало женщину.Хотя её втянули обратно, от травм она в итоге умерла.Пилоты нормально посадили самолёт.

2. Что там со стёклами?Стеклопакет окна пассажирского салона состоит из двух наружных пластиковых стёкол, и одного внутреннего.Наружные два стекла силовые, и могут поодиночке выдерживать перепад давлений между салоном и природой на большой высоте.Третье, внутреннее, стекло - декоративное.Стёкла не предназначены для выдерживания ударов.

3. Что там с лопатками, и почему она оторвалась?Лопатки вентилятора создают основную тягу двигателя.Поэтому они большие и широкие. А также хитровыгнутые.(сегодняшняя героиня - посредине)Крепится лопатка своей корневой частью в паз диска ротора.Лопатка имеет больше полуметра в длину, четверть метра в ширину, и миллиметров 8 толщину. И это всё металл.Из-за высокой частоты вращения ротора на повышенных режимах (порядка 100 оборотов в секунду) на лопатку, кроме большой аэродинамической силы, действует очень большая центробежная сила. Стремящаяся разорвать её вдоль.Как видим, иногда это удаётся.

3.1.По официальной информации, лопатка оборвалась в наиболее нагруженном месте - возле замка заделки в диск.См. постик о нюансах заделки лопаток.

4. Что делают конструкторы, чтобы лопатки не отрывались?Видимо, рассчитывают и проверяют на стендах:

Обычно корпус двигателя рассчитан на предотвращение вылетания обломков за его пределы.

5. Как следят за лопатками в эксплуатации?Помимо конструкторских расчётов и производственного контроля, в эксплуатации с лопатками поступают так:После каждого прилёта и перед каждым вылетом пилот или техник осматривают двигатель. Обращается внимание в том числе на отсутствие повреждений лопаток.Кроме того, в программе ТО каждого типа предусмотрены календарные работы по осмотру лопаток.Вот, к примеру, наш сегодняшний двигатель CFM56-7 от Boeing-737 NG:Первые пункты предусматривают общий осмотр лопаток обоих двигателей по Ramp check - это раз в двое суток или через 50 часов налёта.Общий осмотр (GVI) - этоосмотр для выявления очевидных дефектов.

Он проводится типично на расстоянии вытянутой руки, невооружённым глазом.Если найдены повреждения, то, в зависимости от их вида, лопатка осматривается более внимательно, может проводиться неразрушающий контроль повреждений (ультразвуковая дефектоскопия, например), их устранение или замена лопатки.Раз в 1200 лётных часов или по 1A check (1000 лётных часов / 300 полётов / 90 дней - что наступит раньше) проводится детальный осмотр лопаток.Он выполняется с помощью лупы.

В описании работы по осмотру даны очень подробные инструкции по возможным повреждениям, их лимитам, и срокам устранения.

Описываются, например, возможные искривления лопаток (от попадания птиц бывают).

Также описаны методы зачистки забоин.

6. Насколько часто такое происходит?Подобные случаи чрезвычайно редки.И даже когда происходит повреждение двигателя с отрывом частей, это в абсолютном большинстве случаев не повреждает салон и не приводит к катастрофическим последствиям.По информации, к разрушению привело усталостное повреждение металла. Почему такое осталось незамеченным, будет разбираться комиссия американского бюро безопасности на транспорте с привлечением европейских специалистов, в том числе от изготовителя двигателя. Похоже, вскоре последует проверка большого числа самолётов на возможные повреждения лопаток.

6.1. ОбновлениеФедеральная Авиационная Администрация США выпустила бюллетень об ультразвуковой проверке корневой части лопаток, возле места заделки в диск, на самолётах с двигателями CFM56-7, налетавших более 30 тыс. полётов.rgl.faa.gov/Regulatory_and_Guidance_Library/rgad.nsf/0/6de148fe35ddeddb8625827500759aa4/$FILE/2018-09-51_Emergency.pdf

7. Что ж, мне теперь вообще не летать?Летать.

8. И бояться?И получать удовольствие.

Материалы по теме:Вентилятор - https://lx-photos.livejournal.com/70840.htmlПро разгерметизацию и кислородную систему - http://lx-photos.livejournal.com/161476.htmlОписание происшествия в Википедии - https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B9%D1%81_1380_Southwest_Airlines

Источники фоток и информации:https://leehamnews.com/2016/11/04/bjorns-corner-turbofan-engine-challenges-part-2/https://www.cbsnews.com/live-news/southwest-airlines-flight-1380-jet-explosion-failure-ntsb-press-conference-2018-04-18-live-stream/http://www.bbc.com/news/world-us-canada-43818752

как информашка?

и теперь...

я спокоен

144(33.6%)

да вы что, все там офигели?!

30(7.0%)

только поездом!

42(9.8%)

только Боингом!

33(7.7%)

только Эйрбасом!

24(5.6%)

я вам говорил про Боинги!

37(8.6%)

это заговор!

21(4.9%)

это какой-то позор...

19(4.4%)

Фотки полного размера доступны по ссылке:https://www.flickr.com/photos/lx-photos/albums/72157695123011064Пост написан при помощи сервисаhttp://www.photo2blog.ru/

lx-photos.livejournal.com

Об испытаниях нового российского материала для лопаток авиационных двигателей

Отечественные производители газотурбинных двигателей из НПЦ газотурбостроения «Салют» сообщили о результатах исследований нового материала АЛЮМОКС. Сегодня, когда развитие лопаток турбин с применением в процессе изготовления никелевых жаропрочных сплавов практически достигло своего предела, востребованы новые решения и материалы.

Как сообщают специалисты по металлургии предприятия, «основными направлениями совершенствования рабочих характеристик авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) нового поколения являются повышение тяги и снижение массы. Высокие температуры плавления и реакционная способность ряда композитных сплавов приводят к их взаимодействию с большинством огнеупорных материалов. Возможность применения для этих целей традиционных керамических материалов практически полностью исчерпана, или, в лучшем случае, значительно ограничена. Для надежного осуществления процесса высокоградиентной направленной кристаллизации требуется повысить рабочие температуры тигля и керамической формы до 1800 градусов Цельсия, что почти на 200 градусов выше, чем в промышленной технологии. Обеспечение таких температур требует использования только безкремнеземистого связующего и тугоплавких огнеупорных материалов (оксидов иттрия, циркония, алюминия). Такое новое безкремнеземистое связующее было разработано на предприятии «ГНИИХТЭОС» на основе алюминий-органических соединений (АЛЮМОКС), а технологию изготовления на его основе литейных форм по выплавляемым моделям разработали специалисты кафедры «Технологии и системы автоматизированного проектирования металлургических процессов» МАИ, возглавляемой доктором технических наук, профессором Виктором Моисеевым. Первые опытные партии изготовленных форм были апробированы в совместной работе МАИ и «Салюта».

По итогам испытаний установлено, что связующее АЛЮМОКС обеспечивает высокую огнеупорность и химическую инертность формы к заливаемым жаропрочным сплавам при температурах до 1800 градусов, позволяет создать оптимальную по термостойкости монооксидную форму огнеупора.Металлографические исследования рабочих лопаток турбины высокого давления турбореактивного двигателя АИ-222-25 для самолета Як-130 показали, что при использовании даже комбинированной формы с 2 защитными слоями на связующем АЛЮМОКС глубина взаимодействия между металлом отливки и формой (металлооксидный слой) примерно в 7 раз меньше, чем на лопатках, изготовленных по серийной технологии, и не превышает 5 мкм.Кроме того, форма на основе нового связующего имеет более чем в 2 раза большую теплопроводность по сравнению с формой на основе этилсиликата, позволяя получать у лопаток с равноосной структурой зерен более стабильную макроструктуру, а в случае монокристаллических лопаток — сократить междендритное расстояние за счет увеличения температурного градиента.

На производстве уверены, что применение керамических форм с АЛЮМОКСом позволит значительно повысить качество литья и, соответственно, рабочие свойства лопаток, влияющие на эксплуатационные характеристики и ресурс ГТД. Важно и то, что новая технология изготовления оболочковой формы, разработанная в МАИ, полностью вписывается в традиционную технологию, практически без изменения аппаратурного обеспечения

Также в России сейчас активно ведутся работы по отработке технологии состава форм для литья титановых и интерметаллидных Ti-Al сплавов, а также сплавов на основе ниобия. Кроме этого, имеются положительные результаты в области изготовления стержней и тиглей на основе АЛЮМОКС.

Расскажите о статье своим друзьям в соцсетях!

tehnoomsk.ru

«На «Салюте» испытан новый отечественный материал для изготовления лопаток авиационных двигателей» в блоге «Авиация»

Московское АО «НПЦ газотурбостроения «Салют» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию Госкорпорации Ростех) в рамках совместной работы с ФГБОУ ВПО «МАИ (НИУ)» провело исследования нового отечественного связующего материала АЛЮМОКС, применение которого при изготовлении лопаток авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) позволит выйти на новый уровень развития технологии их литья и, соответственно, повысит их рабочие свойства, влияющие на эксплуатационные характеристики и ресурс двигателей.

«Основными направлениями совершенствования рабочих характеристик авиационных ГТД нового поколения являются повышение тяги и снижение массы, — говорит заместитель генерального директора — управляющий директор АО «НПЦ газотурбостроения «Салют» Виталий Клочков. — Новые требования к эффективности двигателя ставят перед нами важные задачи, в том числе, по применению новых материалов, максимально соответствующих условиям эксплуатации двигателей».

По словам заместителя главного металлурга «Салюта» Валерия Михайлова, развитие лопаток турбин с применением в процессе изготовления никелевых жаропрочных сплавов практически достигло своего предела.

«В то же время высокие температуры плавления и реакционная способность ряда композитных сплавов приводят к их взаимодействию с большинством огнеупорных материалов. Возможность применения для этих целей традиционных керамических материалов практически полностью исчерпана, или, в лучшем случае, значительно ограничена. Для надежного осуществления процесса высокоградиентной направленной кристаллизации требуется повысить рабочие температуры тигля и керамической формы до 1800єС, что почти на 200єС выше, чем в промышленной технологии. Обеспечение таких температур требует использования только безкремнеземистого связующего и тугоплавких огнеупорных материалов (оксидов иттрия, циркония, алюминия). Такое новое безкремнеземистое связующее было разработано в АО «ГНИИХТЭОС» на основе алюминий-органических соединений (АЛЮМОКС), а технологию изготовления на его основе литейных форм по выплавляемым моделям разработали специалисты кафедры «Технологии и системы автоматизированного проектирования металлургических процессов» МАИ, возглавляемой доктором технических наук, профессором Виктором Моисеевым. Первые опытные партии изготовленных форм были апробированы в совместной работе МАИ и «Салюта», — рассказывает Валерий Михайлов.

Полученные результаты показали, что связующее АЛЮМОКС обеспечивает высокую огнеупорность и химическую инертность формы к заливаемым жаропрочным сплавам при температурах до 1800єС, позволяет создать оптимальную по термостойкости монооксидную форму огнеупора.

Металлографические исследования рабочих лопаток турбины высокого давления турбореактивного двигателя АИ-222-25 (предназначен для учебно-боевого самолета Як-130) показали, что при использовании даже комбинированной формы с двумя защитными слоями на связующем АЛЮМОКС глубина взаимодействия между металлом отливки и формой (металлооксидный слой) примерно в 7 раз меньше, чем на лопатках, изготовленных по серийной технологии, и не превышает 5 мкм. Кроме того, форма на основе нового связующего имеет более чем в два раза большую теплопроводность по сравнению с формой на основе этилсиликата, позволяя получать у лопаток с равноосной структурой зерен более стабильную макроструктуру, а в случае монокристаллических лопаток — сократить междендритное расстояние за счет увеличения температурного градиента.

«Таким образом, применение керамических форм с АЛЮМОКСом позволит значительно повысить качество литья и, соответственно, рабочие свойства лопаток, влияющие на эксплуатационные характеристики и ресурс ГТД, — говорит Валерий Михайлов. — Важно и то, что новая технология изготовления оболочковой формы, разработанная в МАИ, полностью вписывается в традиционную технологию, практически без изменения аппаратурного обеспечения».

«Одновременно на кафедре «Технологии и системы автоматизированного проектирования металлургических процессов» совместно с АО «ГНИИХТЭОС» активно ведутся работы по отработке технологии состава форм для литья титановых и интерметаллидных Ti-Al сплавов, а также сплавов на основе ниобия. Кроме этого, имеются положительные результаты в области изготовления стержней и тиглей на основе АЛЮМОКС», — отмечает профессор Виктор Моисеев.

Ранее в этом году на «Салюте» были испытаны и внедрены новые титановые и никелевые материалы, предназначенные для перспективных российских авиационных двигателей.

«Салют» — это двигателестроительное предприятие, объединяющее в своей структуре научно-исследовательский институт, конструкторское бюро и производство. Текущие производственные задачи решаются головной площадкой в Москве и многочисленными филиалами предприятия."Салют» занимается изготовлением и сервисным обслуживанием авиадвигателей АЛ-31Ф и его модификаций, АИ-222-25, узлов двигателей РД-33МК. Компания участвует в широкой кооперации предприятий ОДК по производству двигателей семейства ТВ7-117, ВК-2500 и ПД-14 и в других проектах.

sdelanounas.ru

Из какого материала делают лопатки турбин авиационных ЖРД (двигателей)?

титан скорей всего)))

<a rel="nofollow" href="http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/Superalloys/superalloys.html" target="_blank">http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/Superalloys/superalloys.html</a> <a rel="nofollow" href="http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/062/225.htm" target="_blank">http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/062/225.htm</a> <a rel="nofollow" href="http://www.madehow.com/Volume-1/Jet-Engine.html" target="_blank">http://www.madehow.com/Volume-1/Jet-Engine.html</a> Сплавы никеля, кобальта, титана. <img src="/img/c.gif"> Вот хорошая ссылка по турбореактивным двигателям: <a rel="nofollow" href="http://www.airwar.ru/enginer.html" target="_blank">http://www.airwar.ru/enginer.html</a>

Последнее время их всё чаще делают монокристалическими из чистого титана методом зонного охлаждения, по Чохральскому.

touch.otvet.mail.ru

Изготовление лопаток для авиационных двигателей по новой технологии.: brodaga_2

ПАО "Уфимское моторостроительное производственное объединение" (УМПО)запустило на участке перспективного литья лопаток самую крупную в Европеплавильно-заливочную установку лопаточного литья.

Размеры оборудования — 9 метров в ширину, 12 — в длину и 8,5 в высоту. Установка предназначена для изготовления заготовок в ходе производства деталей двигателя перспективного гражданского самолета МС-21. Новое оборудование позволяет плавить от 20 до 150 кг специального сплава, что даёт возможности для заливки большого количества лопаток всего за один цикл.

Новая ПЗУ будет активно задействована в реализации совместного проекта УМПО и Московского института стали и сплавов (НИТУ «МИСиС») по разработке и внедрению ресурсоэффективной технологии изготовления пустотелых литых турбинных лопаток.

Она будет применяться в производстве не только авиационных газотурбинных двигателей, но и станций перекачки нефти и газа, — рассказал куратор перспективной программы, заместитель начальника управления технического развития и перевооружения Павел Алинкин.

brodaga-2.livejournal.com