Метрология / Том 2. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок / Glava8-8-8-Kontrolnyje_voprosy

него необходим внутренний слой (подслой) в виде 4-5 компонентного покрытия типа M-Cr-Al-Y (где M - это Ni, Co, Fe или их сочетания), которое обеспечивает защиту от окисления и переход к имеющему более низкий коэффициент температурного расширения ТЗП. Внешнее покрытие играет роль теплового барьера, снижая температуру металла лопатки на 20…50îС. Покрытие имеет вид горизонтальных слоев с однородной структурой и обладает недостаточно высокой стойкостью к - термической усталости в эксплуатации – в покрытии возникают микротрещины и оно отслаивается.

Второй вид ТЗП (того же состава) имеет стол- бчатую структуру, получаемую испарением под воздействием электронного луча с последующим осаждением на поверхность лопатки. Это покрытие может использоваться как на статорных, так и на роторных лопатках. Оно имеет хорошую стойкость к термической усталости и не закрывает отверстия пленочного охлаждения при нанесении. Отслоение покрытия может возникнуть из-за окисления на стыке с подслоем. Для использования этого вида ТЗП необходимо очень дорогое оборудование.

8.8.4 - Корпусы турбин

Корпус турбины входит в общую силовую схему двигателя. Он представляет собой цилиндрическую или коническую оболочку с фланцами. Обычно корпус выполняется с поперечными разъемами между всеми ступенями. Во время работы двигателя корпус испытывает большие напряжения за счет значительных градиентов температур газа в проточной части (окружная неравномерность температур за камерой сгорания) и разницы температур в проточной части и воздушной среды над корпусом. В связи с этим материал для корпуса должен иметь высокие прочностные характеристики, хорошо обрабатываться, допускать возможность заварки дефектов и удовлетворительную коррозионную стойкость. В настоящее время корпуса турбин изготовляют из сплавов ЭП609, ЭП648-ВИ, ЭИ437Б, ЭП718-ИД.

К корпусным деталям также относятся вставки (разрезные кольца) над рабочими лопатками. Разрезные кольца работают в «жестких» условиях газового потока проточной части – высокая температура, большие скорости течения газа. Для разрезных колец наибольшее распространение полу- чили материалы ЭИ437Б, ЭИ868. Для увеличения долговечности для вставок над рабочими лопатками ТВД часто используют монокристаллические сплавы (например, ТВД PW2000).

Одним из способов уменьшения радиального зазора между рабочими лопатками и статором в турбине является нанесение истираемых покрытий на вставки разрезных колец. Истираемые уплотнительные материалы должны удовлетворять следующим требованиям:

-удовлетворительная прирабатываемость, то есть незначительный износ лопаток относительно покрытия (не менее чем 1:5); при этом материал уплотнения не должен наволакиваться на лопатки

èсвариваться с лопатками или с гребешками их бандажных полок;

-стойкость к окислению;

-сохранение адгезии к металлической основе корпуса;

-эрозионная стойкость;

-технологичность изготовления и нанесения. Для нанесения на вставки применяются кера-

мические уплотнительные материалы типа NiCr+ZrO2.

Контрольные вопросы

1.Назовите требования, предъявляемые к материалам дисков турбин.

2.В чем достоинства и недостатки гранулируемых материалов для изготовления дисков турбин?

3.Какими соображениями определяется требование жаростойкости к материалам рабочих и сопловых лопаток турбин?

4.Чем определяются преимущества сплавов с направленной кристаллизацией и монокристаллических для изготовления рабочих лопаток турбин?

5.С какой целью применяют металлические покрытия лопаток турбин, керамические покрытия?

Перечень использованной литературы

8.1Steffens K., Wilhelm H. Next Engine Generation: Materials, Surface Technology, Manufacturing Processes. What comes after 2000 MTUAero Engines. 2001.

8.2Altman R.L. Gas Turbine Technology Benefits for Commercial Airplane Operators. Pratt & Whitney, United Technologies, USA, 1991.

8.3Gupta D.K. Materials and Processes for Affordable and High Performance Propulsion Systems. ISABE- 2001-1104.

8.4Garvin R. The Commercial Emergence of GE Aircraft Engines. AIAA, 1998.