Группа ученых Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработала методику, которая позволяет существенно повысить надежность газотурбинных двигателей, которые используются в авиации и на газотранспортных магистралях.
В частности, с помощью новой методики можно получить прогноз теплового состояния одного из основных элементов турбореактивного двигателя - лопаток, с помощью которых создается тяга. В момент работы двигателя лопатки принимают на себя весь тепловой удар, поэтому их делают полыми, со сложной системой каналов, по которым циркулирует воздух с температурой - 500-700 °C. Такие высокие температурные нагрузки иногда приводят к поломке лопаток, стоимость восстановления которых может составлять до 50 процентов от общей стоимости ремонта всего двигателя.
- Наша основная задача заключалась в том, чтобы определить, насколько корректно модель турбулентности прогнозирует эффективность основных видов охлаждения лопаток турбин. Для этого мы провели ряд расчетов воздушной пленки, которая выпускалась на поверхность пластины, омываемой горячим газом. Полученные результаты мы сравнили с результатами эксперимента, описанного в научной литературе. Так нам удалось определить, какие значения констант модели подходят для задач пленочного и конвективного охлаждения, - пояснил сотрудник кафедры авиационных двигателей ПНИПУ Денис Попов.
Работа пермских ученых позволит решить проблемы надежности и стоимости эксплуатации газотурбинных двигателей. Более точное прогнозирование теплового состояния лопаток позволит еще на этапе проектирования избежать проявления в эксплуатации многих дефектов турбины и, тем самым, сократить затраты на ремонт двигателя.