Методика Експериментального Дослідження Термоциклічної Довговічності Робочих Лопаток Турбін ТРДДФ Військового Призначення

Abstract

Актуальність цієї статті обумовлена тим, що вкрай важливо підтримувати технічний стан парку військових авіаційних двигунів для забезпечення високого рівня надійності та безпеки польотів. Це, в свою чергу, потребує проведення експериментальних досліджень термоциклічної довговічності робочих лопаток, які лімітують ресурс авіаційного двигуна. Метою дослідження є обґрунтування подальшого розвитку методики експериментального дослідження термоциклічної довговічності робочих лопаток турбореактивних двоконтурних двигунів з форсажною камерою згоряння, що вичерпали ресурс, для оцінки їх залишкової міцності. Основними методами дослідження є методи аналізу та синтезу, дедукції та індукції, а також методи експериментальних досліджень. Об’єктом експериментального дослідження обрано десять зразків робочих лопаток авіаційного двигуна РД-33. Експериментальне дослідження виконувалось на спеціальній установці, яка дозволяє проводити дослідження зразків на розтягання і повзучість у повітряному середовищі при ізотермічних і термоциклічних режимах. Для дослідження залишкового ресурсу зразків робочих лопаток використано методику експериментального дослідження, що передбачає виконання трьох етапів (підготовчого, основного, заключний). Подальший розвиток методики полягає у новому порядку підготовки зразків робочих лопаток, визначенні параметрів термоциклічних режимів і механічних навантажень для випробувань зразків, встановленні тривалості їх витримки при максимальній температурі, розширенні сучасного інструментарію при аналітичної обробки результатів експериментальних досліджень. При проведенні експериментального дослідження параметри режимів випробувань визначалися таким чином, щоб була можливість дослідити вплив основних факторів навантаження на залишкову довговічність матеріалу, а саме: величини механічних напружень; максимальної і мінімальної температури зразка у циклі; часу нагріву та охолодження; часу витримки зразка при максимальній температурі. На підставі аналізу отриманих експериментальних даних зроблено висновок про суттєву залежність довговічності зразків робочих лопаток від рівня температур, напружень і часу витримки при максимальному значенні температури у циклі. Основними результатами статті є доведення наявності ресурсного потенціалу робочих лопаток за критеріями залишкової деформації повзучості та довговічності, що створює підстави для прогнозування та обґрунтованого продовження встановленого ресурсу при експлуатації авіаційних двигунів військового призначення за технічним станом. Запропонований подальший розвиток методики експериментального дослідження термоциклічної довговічності робочих лопаток турбореактивних двоконтурних двигунів з форсажною камерою згоряння відповідає вимогам Авіаційних правил у частині норм льотної придатності двигунів повітряних суден щодо стратегії управління ресурсом авіаційних двигунів. Матеріали статті можуть бути корисними для розробників, виробників і експлуатантів силових установок, а також науковцям і дослідникам в галузі авіаційного двигунобудування.