Роль напружено-деформованого стану металевих деталів газотурбінних двигунів у прогнозуванні їхнього безпечного ресурсу
З. А. Дурягіна1,2, В. В. Кулик1, О. С. Філімонов1, А. М. Тростянчин1, Н. Б. Сокульська3
1Національний університет «Львівська політехніка», вул. Степана Бандери, 12, 79013 Львів, Україна
2Люблінський католицький університет Яна Павла II, Ал. Рацлавіцкє 14, 20950 Люблін, Польща
3Національна академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, вул. Героїв Майдану, 32, 79012 Львів, Україна
Отримано 14.06.2021; остаточна версія — 15.11.2021
Завантажити PDF
Анотація
Проаналізовано та систематизовано вплив різних чинників на роботоздатність металевих деталів газотурбінних двигунів (ГТД). Показано, що лопатки компресора виходять з ладу в результаті пошкоджень сторонніми предметами, газової корозії й ерозії. Хвостовики лопаток компресора частіше руйнуються від фретинґового зношування під дією вібрацій, в той час як ялинкоподібні виступи дисків турбін зазнають ушкоджень за малоциклової втоми (LCF) та плазучости. Збільшення радіальних зазорів між ротором і статором турбіни понижує силу тяги та змінює газодинамічні навантаження на елементи двигуна. Додаткове окиснення металевих деталів спостерігається під впливом гарячих газів у камері згоряння. Описано принципи вибору матеріалів для виготовлення лопаток і дисків турбін, концепції леґування жароміцних стопів, сучасні методи інженерії поверхні для нанесення захисних жаротривких покриттів, зокрема, хімічне осадження з парової фази (CDV), фізичне осадження з парової фази (PVD), повітряно-плазмове напорошення (APS) тощо. Для прогнозування довговічности дисків турбін запропоновано використовувати модифіковану Уокерову модель і Майнерове правило, а метод скінченних елементів — для встановлення часу до руйнування металевих лопаток турбін. Для моніторинґу деформацій робочих поверхонь ГТД рекомендовано використовувати оптико-цифрові методи.
Ключові слова: матеріали газових турбін, втома, довговічність, пошкоджуваність, захисні покриття, метод скінченних елементів
Citation: Z. A. Duriagina, V. V. Kulyk, O. S. Filimonov, A. M. Trostianchyn, and N. B. Sokulska, The Role of Stress–Strain State of Gas Turbine Engine Metal Parts in Predicting Their Safe Life, Progress in Physics of Metals, 22, No. 4: 643–677 (2021); doi: 10.15407/ufm.22.04.643