4962385155

Nowe technologie lotniczych silników turbinowych 31

Nowe technologie lotniczych silników turbinowych 31

300

200

100

50 MM

12    3    4

Rys. 9. Łopatki turbiny: 1 - 4 - grupy wymiarowe łopatek

Materiały stosowane na łopatki turbin muszą spełniać takie podstawowe wymagania, jak: wysoka wytrzymałość i sztywność w wysokiej temperaturze, żarowytrzymałość (odporność na pełzanie, odporność na zmęczenie cieplne), żaroodporność (odporność na wysokotemperaturową korozję gazową), odporność na erozję, podatność technologiczna.

Te wymagania spełniają do temperatury około 1100°C materiały, które obecnie stosuje się na łopatki turbin, czyli złożone stopy na osnowie niklu lub kobaltu z licznymi składnikami i dodatkami stopowymi (Ti, Al, Mo, W, Nb, Zr, B, V, Y, La, Re, Ta i innymi). Ze względu na konieczność zwiększania temperatury gazów przed turbiną łopatki turbin współczesnych silników są zazwyczaj łopatkami chłodzonymi, a więc wykonanymi z kanałami wewnętrznymi. Znane są różne metody chłodzenia łopatek (rys. 10): wielokanałowe, deflektorowe, deflektorowe z perforacją, wielokanałowe (bezdeflektorowe) z perforacją, kanałowe z porowatą ścianką.

Wykonanie chłodzenia wielokanałowego łopatek wzdłuż ich pióra jest najprostsze technologicznie, ale nie zapewnia równomiernego chłodzenia, zwłaszcza krawędzi natarcia i krawędzi spływu. Zastosowanie deflektorów i otworków wypuszczających powietrze na zewnątrz pióra gwarantuje bardziej równomierne pole temperatury łopatki i bardziej intensywne chłodzenie, ale jest to metoda trudna technologicznie. Liczba wykonywanych otworków o średnicy od 0,3 do 0,6 mm sięga 100 w piórze jednej łopatki.

Obecnie łopatki turbin wykonuje się głównie metodą precyzyjnego odlewania próżniowego. Odlewanie ze sterowanym chłodzeniem umożliwia uzyskiwanie łopatek o ukierunkowanej (kolumnowej) krystalizacji oraz łopatek monokrystalitycznych. Takie struktury materiału są w wysokim stopniu żaro wytrzymałe.