ОДК испытала уникальные сплавы для авиадвигателей

Фото: Александр Уткин

Новые титановые и никелевые материалы, предназначенные для перспективных российских авиационных двигателей, прошли испытания в АО «НПЦ газотурбостроения «Салют», входящем в Объединенную двигателестроительную корпорацию, и внедрены на предприятии. Изготовлены опытные образцы сварного ротора из жаропрочного никелевого сплава, а крупногабаритная деталь внутреннего корпуса компрессора высокого давления (КВД) – из титанового интерметаллидного сплава.

Разработчиком новых сплавов является Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ). Проект реализуется Научно-исследовательским институтом технологии и организации производства двигателей (НИИД).

Новый титановый сплав, из которого были изготовлены рабочие колеса первых ступеней КВД, по плотности соответствует основным конструкционным титановым сплавам, а по характеристикам длительной прочности и малоцикловой усталости значительно превосходит существующие дисковые сплавы. Рабочая температура – до 600 ºС – намного выше, чем у других сплавов, а удачно подобранный химический состав позволяет изготавливать из него рабочие колеса блисковой конструкции.

Последние ступени КВД и вал были произведены из нового жаропрочного сплава на никелевой основе. Его применение позволило получить полностью сварную конструкцию ротора, что было сделано впервые в практике отечественного авиационного моторостроения.

«Проблеме создания сварного ротора более 40 лет, – пояснил заместитель генерального директора – руководитель приоритетного технологического направления «Технологии двигателестроения» ОДК, директор филиала НИИД Валерий Гейкин. – Различными организациями и институтами разрабатывались схемы сварного соединения дисков из жаропрочных никелевых сплавов. По объективным причинам эти исследования заканчивались неудачей».

По словам Валерия Гейкина, проблема стала решаться, когда диски стали изготавливать из заведомо свариваемого никелевого сплава, который одновременно удовлетворял бы всем требованиям прочнистов. Такой сплав был разработан в ВИАМ, и он является на сегодняшний день самым жаропрочным свариваемым никелевым сплавом. После того как совместно с ВИАМ были получены прочностные характеристики сварного соединения, стала ясна перспективность применения этого сплава.

Создание сварной конструкции ротора КВД позволит увеличить его жесткость, что в свою очередь значительно повысит ресурс ротора КВД и всего двигателя. Одновременно отказ от болтовой схемы соединения дисков снизит массу конструкции.

Титановые сплавы на основе орто-фазы Ti₂NbAl и технологию изготовления деталей из них, помимо России, освоили четыре страны: США, Китай, Япония и Франция. Замена жаропрочных сплавов на основе титана, никеля и железа на алюминиды титана может позволить снизить массу статорных деталей на 20-40%, а для роторных – в дополнение к этому уменьшить нагрузки от инерционных сил, следствием чего будет повышение мощности, экономичности и ресурса двигателя. Применение интерметаллидов титана даст возможность повысить на 100–200 ºС рабочие температуры деталей по сравнению с деталями, изготовленными из титановых конструкционных сплавов. Важным преимуществом для авиационного моторостроения является пожаробезопасность титановых интерметаллидных сплавов по сравнению с жаропрочными титановыми сплавами.

События, связанные с этим

Двигатель для скоростного вертолета может быть создан за год

«Аддитивные технологии – главный элемент, толкающий конструкторов на новые решения»

КВД и ТНД

О разработке в России авиационных деталей из алюминида титана

Снизить общую массу летательного аппарата, одновременно сохранив или улучшив его эксплуатационные характеристики, — один из способов усовершенствовать любой современный пассажирский самолет. Это позволило бы, например, уменьшить расход топлива в полете или разместить в самолете дополнительное оборудование. Облегчить конструкцию летательного аппарата можно, в частности, за счет использования новых материалов, поиск которых для нужд авиастроения ведется практически непрерывно. Например, применение деталей из алюминида титана в авиационных турбореактивных двигателях позволяет существенно снизить массу силовой установки. Над разработкой таких деталей ученые из НИТУ «МИСиС», в партнерстве с которым написан этот материал, активно работают с 2010 года в рамках федеральной целевой программы.

О чем речь?

Развитие современной гражданской пассажирской авиации в значительной степени определяется экономическими факторами: самолеты должны быть недорогими, перевозить много пассажиров, расходовать мало топлива и иметь невысокую стоимость обслуживания. Так, добиться уменьшения расхода топлива позволяют турбовентиляторные двухконтурные двигатели, которые сегодня устанавливаются почти на все гражданские реактивные пассажирские и грузовые самолеты. Конечно, гражданские турбовентиляторные двигатели не могут обеспечивать быстрый набор скорости и выход, например, на сверхзвуковую скорость полета, но зато они расходуют меньше топлива и издают меньше шума, чем реактивные двигатели боевых самолетов. Фактически отцом современных двухконтурных авиационных двигателей в апреле 1941 года стал советский конструктор Архип Люлька, запатентовавший новый вид силовой установки.

Турбореактивный двухконтурный двигатель с вентилятором большого диаметра (турбовентиляторный двигатель) состоит из двух частей. Одна из них — внутренний контур. В его состав входят зона компрессоров, камера сгорания, одна или несколько турбин и сопло. В полете воздух затягивается и немного сжимается вентилятором — самым большим и самым первым винтом по ходу полета. Затем часть этого воздуха поступает в компрессор и сжимается еще сильнее, после чего попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом. После сгорания горючего раскаленные газы вырываются из камеры сгорания и вращают турбину. Последняя представляет собой жаропрочный воздушный винт, жестко посаженный на вал. Этим валом турбина напрямую или через редуктор связана с компрессорами и вентилятором на входе двигателя. После турбины газовый поток попадает в сопло и истекает из него, формируя часть тяги двигателя.

Читать еще: Двигатель 4d56 не развивает обороты

Вторая часть двигателя — внешний контур — зачастую представляет собой направляющий аппарат, воздуховод и, в некоторых случаях, собственное кольцевое сопло. Во время полета часть немного сжатого вентилятором воздуха, не попавшая во внутренний контур, попадает в направляющий аппарат, где тормозится. Из-за торможения давление в воздушном потоке повышается. Затем сжатый воздух поступает в воздуховод, а затем — в сопло и формирует остаток тяги. В современных турбовентиляторных двигателях гражданских самолетов основная часть тяги, вопреки мнению далеких от авиации людей, формируется не внутренним контуром, а вентилятором и внешним контуром — на их долю в общей тяге силовой установки может приходиться до 80 и более процентов. В отличие от турбореактивных двигателей боевых самолетов, где бо́льшую часть тяги создает как раз внутренний контур.

Вентилятор, компрессор, турбина в авиационном двигателе представляют собой воздушные винты с лопатками особой формы, которые позволяют сжимать поступающий воздух или преобразовывать линейное движение воздушного потока во вращательное. Часть этих элементов работает в зоне очень высоких температур. Например, температура в зоне турбины может достигать 1,8 тысячи Кельвинов. По этой причине та же турбина должна изготавливаться из жаропрочных, но в то же время легких сплавов. В современных двигателях лопатки компрессора и турбины выполняются из никелевых сплавов, причем существующие технологии литья позволяют создавать такие элементы полыми с сохранением общих показателей прочности и температурной устойчивости. Это позволяет снизить массу деталей из никелевых сплавов. Однако в современных авиационных двигателях все чаще применяется и новый материал — алюминид титана.

1. Схема работы турбовентиляторного двигателя. 1 — сопло, 2 — вентилятор, 3 — компрессор низкого давления, 4 — компрессор высокого давления, 5 — камера сгорания, 6 — турбина высокого давления, 7 — турбина низкого давления, 8 — сопло газогенератора, 9 — сопло внешнего контура

При этом изготовление графитовых форм для литья требует меньшего количества шагов и в целом позволяет упростить и ускорить производство. В частности, такие формы изготавливаются из графита на станках с числовым программным управлением — это повышает скорость и точность изготовления. При этом разработанная конструкция форм для отливки лопаток компрессора высокого давления и турбины низкого давления позволяет одновременно отливать несколько десятков деталей, причем масштабы одновременного литья можно увеличить.

И какая там наука?

В рамках первого этапа работ необходимо было разработать технологию серийного литья деталей из алюминида титана по выплавляемым моделям. Эта технология предполагает изготовление так называемой мастер-модели, которая используется для производства формы для литья. Затем эта модель просто выплавляется из формы по мере ее прокаливания. В случае со сплавом TNM-B1 использовались традиционные химически нейтральные водорастворимые огнеупорные смеси. Хитрость заключалась в том, чтобы конечная литейная форма при остывании отливки предсказуемо разрушалась в нужных местах. Ученым из НИТУ «МИСиС» удалось, в том числе и с помощью компьютерного моделирования, разработать такие формы и подобрать такие материалы для форм, которые допускали свободную усадку отливок из алюминида титана — у различных выступающих элементов, например у полок в основании лопаток, части формы просто ломались при усадке отливки, предотвращая тем самым появление трещин в самой детали.

Наконец, определенную сложность представляла разработка технологии получения сплавов на основе алюминида титана. Дело в том, что даже для повторения того же сплава TNM-B1 недостаточно знать, пусть даже очень точно, его состав. Из-за высокой химической активности элементов важно было соблюсти последовательность их введения при приготовлении сплава. Нарушение этой последовательности приведет либо к получению сплава с иными, чем ожидается, свойствами, либо вообще к напрасному расходованию материалов без получения стабильного сплава. Ученым удалось разработать способ получения сплава на основе алюминида титана и подобрать такие легирующие добавки, которые позволяют получать интерметаллидный литейный сплав с повышенными технологическими характеристиками.

Кому это нужно?

В конце сентября 2017 года кабинет министров России одобрил стратегию развития экспорта гражданской продукции авиационного назначения: двигателей, бортового оборудования и приборов. Эта программа рассчитана до 2025 года. Она предполагает вхождение российской продукции на новые рынки, повышение ее узнаваемости у клиентов и формирование спроса, а также построение разветвленной системы послепродажного обслуживания и сервиса. Для повышения спроса, например, на российские двигатели они должны иметь характеристики, по меньшей мере не уступающие иностранным силовым установкам. И технологии изготовления деталей из алюминида титана могут позволить этого добиться. Не исключено, что это поможет поддерживать и конкурентный уровень цен на авиадвигатели, поскольку сплав для их деталей будет производиться в России, а не поступать из-за рубежа.

Читать еще: Что такое egp в двигателе

Исследования по отливке лопаток компрессора высокого давления были завершены в НИТУ «МИСиС» в 2013 году, а лопаток турбины низкого давления — в 2015-м. В 2016 году разработчики представили российские технологии получения сплава на основе алюминида титана и изготовления форм из графита. Детали авиационного двигателя, выполненные из интерметаллидного сплава, получаются в среднем в два раза легче аналогичных деталей из никелевого сплава. Даже при сохранении исходной конструкции двигателя, в котором использовались компрессор и турбина из сплава на основе никеля, применение новых лопаток из алюминида титана позволит существенно уменьшить его массу. Это, в свою очередь, приведет к улучшению сразу нескольких показателей силовой установки, включая тяговооруженность (отношение тяги двигателя к его массе) и удельный расход топлива на крейсерском режиме. В условиях растущих объемов пассажироперевозок и цен на авиационное топливо последний показатель относится к числу наиболее важных.

Серийно разработки НИТУ «МИСиС» в области получения сплавов на основе алюминида титана и литья из них различных деталей в России пока не применяются. Однако в их использовании сегодня заинтересована Объединенная двигателестроительная корпорация, разрабатывающая и выпускающая силовые установки практически для всей российской авиационной техники. Лопатки компрессора и турбины (исследователи из НИТУ «МИСиС» планируют разработать технологию изготовления и лопаток турбины высокого давления из интерметаллидных сплавов) могут быть использованы в перспективных образцах российских авиационных двигателей.

Что такое квд двигателя

камера высокого давления

Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. — М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос», 2003. — 318 с., С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. — С.-Пб.: Политехника, 1997. — 527 с.

клапан высокого давления

котел высокого давления

кожно-венерологический диспансер
кожно-венерический диспансер

Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. — С.-Пб.: Политехника, 1997. — 527 с.

Источник: http://phoenix.dubna.ru/el-bib/sazonov/saz-html/saz-6.htm

компрессор высокого давления

кривая восстановления давления

клуб веселых и доверчивых

Классификатор видов доходов

круиз выходного дня

Источник: http://www.kbhmisaeva.ru/main.php?id=54

Крымский винный дом

организация, Украина

Источник: http://www.astur.ru/novosti_kompanii/kryimskiy_vinnyiy_dom.htm

коэффициент вредного действия

контроль веса и длины поезда

Источник: http://www.eav.ru/publ1.php?page=&publid=2006-05a10

Словарь сокращений и аббревиатур . Академик . 2015 .

СЦВМ
МГИК

Смотреть что такое «КВД» в других словарях:

КВД — Кожно венерологический диспансер (КВД) специализированное лечебно профилактическое учреждение (диспансер), предназначенное для оказания консультативно диагностической и лечебной помощи населению, а также осуществления профилактических и… … Википедия

КВД — Куда Ветер Дует о легкомысленном, ветреном ч ке … Живая речь. Словарь разговорных выражений

КВД — нефт. кривая восстановления давления pressure build up curve … Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого

КВД — камера высокого давления кожновенерологический диспансер компрессор высокого давления компрессор высокого давления котёл высокого давления Красноярский водочный завод … Словарь сокращений русского языка

Д-136 — Двигатель Д 136 на МАКС 2009 Д 136 авиационный турбовальный двигатель, разработанный в 70 х в … Википедия

Гидродинамические исследования скважин — (ГДИС) совокупность различных мероприятий, направленных на измерение определенных параметров (давление, температура, уровень жидкости, дебит и др.) и отбор проб пластовых флюидов (нефти, воды, газа и газоконденсата) в работающих или… … Википедия

Газогидродинамические исследования — пластов и скважин (a. gas hydrodynamic investigations of seams and wells; н. gashydrodynamische Untersuchungen von Flozen und Bohrlochern; ф. etudes hudrodynamiques du gaz dans les couches et les trous de forage; и. investigaciones… … Геологическая энциклопедия

НК-8 — турбовентиляторный авиационный двигатель для пассажирских самолётов Ту 154, Ту 154А, Ту 154Б, Ту 154Б 1 и Ту 154Б 2, Ил 62. Основные сведения На магистральных реактивных самолетах Ту 154, Ту 154А, Ту 154Б, Ту 154Б 1 и Ту 154Б 2 установлены… … Википедия

Читать еще: Dodge ram тюнинг двигатель

Скин-фактор — гидродинамический параметр, характеризующий дополнительное фильтрационное сопротивление течению флюидов в околоскважинной зоне пласта, приводящее к снижению добычи (дебита) по сравнению с совершенной (идеальной) скважиной. Причинами скин фактора… … Википедия

Аэродинамика самолёта Боинг 737 — Bóeing 737 (русск. Боинг 737) самый популярный в мире узкофюзеляжный реактивный пассажирский самолёт. Boeing 737 является самым массовo производимым реактивным пассажирским самолётом за всю историю пассажирского авиастроения (6160 машин заказано… … Википедия

Арбитражный суд Камчатского края

О суде

Новости

03.08.2021

Вышел видеоролик о судебном примирении в Арбитражном суде Камчатского края

23.07.2021

Итоги полугодия обсудили на заседании президиума Арбитражного суда Камчатского края

15.07.2021

ВНИМАНИЕ! Важная информация о работе приемной суда с 19 июля 2021 года

Арбитражный суд Камчатского края вынес решение по делу «Аэрофлота»

Арбитражный суд Камчатского края вынес решение по делу «Аэрофлота»

9 февраля 2016 года Арбитражный суд Камчатского края вынес решение о взыскании с акционерного общества «Камчатское авиационное предприятие» (далее – аэропорт) в пользу публичного акционерного общества «Аэрофлот – Российские авиалинии» (далее – перевозчик) 8 593 296 руб. 56 коп. убытков, 65 826 руб. расходов по уплате государственной пошлины.

Напомним, в ноябре 2015 года ПАО «Аэрофлот» обратилось в Арбитражный суд Камчатского края с исковым заявлением к ОАО «Камчатское авиационное предприятие» о взыскании 8 646 108 руб. 56 коп. убытков в связи с повреждением воздушного судна.

Как следует из материалов дела, в 2004 году между перевозчиком и аэропортом был заключен договор на обслуживание воздушных судов в аэропорту Петропавловска-Камчатского, в соответствии с которым аэропорт обязуется оказывать услуги перевозчику по аэропортовому обслуживанию его пассажиров, других потребителей авиауслуг, а так же воздушных судов, выполняющих воздушные перевозки на внутренних и международных линиях как регулярными, так и чартерными рейсами.

Как следует из искового заявления, 15 марта 2014 года в процессе руления воздушного судна (далее – ВС) ИЛ-96-300, бортовой номер RA-96015, на предварительный старт для производства взлета для выполнения рейса SU1731 по маршруту Петропавловск-Камчатский – Москва (Шереметьево), произошло самовольное выключение двигателя № 4. Экипаж судна продублировал выключение двигателя, доложил диспетчеру и на трех двигателях зарулил на место стоянки. При выполнении первого осмотра самолета обнаружены повреждения правого капота двигателя № 4, а также забоина на рабочем колесе вентилятора двигателя № 4.

Комиссия, назначенная приказом руководителя Камчатского межрегионального территориального управления воздушного транспорта с участием представителей ПАО «Аэрофлот» и ОАО «КАП», провела расследование обстоятельств и причин повреждения самолета ИЛ-96-300 при подготовке к выполнению рейса и пришла к однозначному выводу, что причиной самовыключения двигателя и повреждения рабочей лопатки вентилятора двигателя и капотов двигателей № 1 и № 4, а также разбандажирования одиннадцати рабочих лопаток второй ступени компрессора высокого давления (КВД) двигателя № 4 явилось столкновение авиалайнера со снежным бруствером в процессе руления на рабочей площади аэродрома из-за низкого качества организации и выполнения работ аэродромной службой ОАО «КАП» по подготовке элементов летного поля к полетам.
В связи с полученными повреждениями самолета истец вынужден был провести его восстановительный ремонт, перегон до базового аэропорта, а также предоставить дополнительные услуги пассажирам, в результате чего ПАО «Аэрофлот» понесло убытки на общую сумму 8 593 296 руб. 56 коп.

Ответчик, не оспаривая факты, установленные по результатам расследования авиационного инцидента, не согласился с размером заявленных к взысканию убытков.

В ходе судебного разбирательства, суд принял во внимание отчет, подготовленный органом, уполномоченным на расследование авиационных документов, и посчитал, что он является надлежащим и достаточным доказательством, подтверждающим факт ненадлежащего осуществления ответчиком мероприятий по организации деятельности по содержанию летного поля аэропорта Елизово.
Кроме того, данный документ подтверждает наличие причинно-следственной связи между действиями ответчика по ненадлежащему исполнению своих обязательств и повреждением воздушного судна.

При таких обстоятельствах, оценив представленные в материалы дела доказательства, учитывая вину ответчика в произошедшем авиационном инциденте, а также причинно-следственную связь между действиями ответчика и возникшими у истца убытками, суд признал требования истца обоснованными и подлежащими удовлетворению в размере 8 593 296 руб. 56 коп.

Суд исключил из суммы ущерба стоимость двух плановых буксировок самолета на общую сумму 14 382 руб., а также расходы, связанные с неверным определением убытков в связи с передачей пассажиров на рейс авиакомпании «Трансаэро» ввиду разницы в стоимости авиабилетов на данные рейсы (истцом была заявлена сумма 267 695 руб., но в ходе судебного разбирательства выяснилось, что было затрачено на 38 430 руб. меньше).

Решение суда не вступило в законную силу и может быть обжаловано.