4962385160

36 Jan Godzimirski

Pokrycia termoizolacyjne stosowane są w budowie lotniczych silników turbinowych już od ponad 25 lat. Obecnie pokrycia termoizolacyjne występują praktycznie we wszystkich silnikach turbinowych lotnictwa cywilnego i w większości silników lotnictwa wojskowego. Stosowanie ich pozwala polepszyć charakterystyki silników, zmniejszyć ilość powietrza wykorzystywanego do chłodzenia części, oszczędzać paliwo, o 100...150°C zwiększyć temperaturę gazów przed turbiną, a jednocześnie podwyższyć resurs i niezawodność części oraz obniżyć ilość toksycznych substancji w gazach wylotowych. Ponadto pokrycia termoizolacyjne zabezpieczają dodatkowo części przed korozją.

Najczęściej na pokrycia termoizolacyjne stosuje się tlenek cyrkonu ze względu na jego niską przewodność cieplną (l...l,8 W/mK) oraz bliską stopom niklu wartość współczynnika rozszerzalności cieplnej. Pierwsze pokrycia termoizolacyjne z tlenku cyrkonu nanoszone na rury ogniowe komór spalania stabilizowane były tlenkiem magnezu (22% MgO). Takie pokrycia mogły pracować do temperatury ~980°C. Drugie pokolenie pokryć, stosowanych dotychczas, oparte na tlenku cyrkonu i tlenku itru (7% Y₂0₃) może pracować do temperatury 1090°C. Zwykle pokrycie takie składa się z dwóch warstw spełniających różne funkcje. Zewnętrzna warstwa ceramiczna obniża cieplne i erozyjne oddziaływanie strumienia gazów i dzięki małej przewodności cieplnej łagodzi skutki gwałtownych zmian temperatury występujących w stanach przejściowych silnika (przy rozruchu, wyłączeniu i akceleracji). Pod warstwą ceramiczną znajduje się warstwa żaroodporna (np. aluminiowo-platynowa, NiCoCrAlY lub inna) zabezpieczająca część przed korozją i zwiększająca przyczepność warstwy ceramicznej do podłoża. Grubość warstwy tlenku cyrkonu wynosi około 250 m, a warstwy pokrycia żaroodpornego 80...120 pm. W procesie eksploatacji zużycie warstwy termoizolacyjnej zachodzi na skutek erozji oraz obniżania przyczepności warstwy ceramicznej do podłoża. To niekorzystne zjawisko częściowo rozwiązuje dodawanie do pokryć itru. Obecnie opracowywana jest nowa generacja pokryć termoizolacyjnych na bazie fosforanów lantanu lub glinianów lantanu. Pokrycia takie będą mogły pracować w temperaturze 1100...1600°C.

Pokrycia ochronne nabierają coraz większego znaczenia w budowie lotniczych silników turbinowych. Ich racjonalne zastosowanie pozwala nie tylko zwiększyć sprawność, ekonomicz-ność, żywotność i niezawodność współczesnych silników lotniczych, ale stwarza również możliwości podjęcia prób zastosowania nowych, bardziej żarowytrzymałych materiałów w budowie silników. Zastosowanie nowych, lepszych materiałów umożliwi z kolei dalszy rozwój silników lotniczych.

Jak widać, wzrost sprawności, trwałości i niezawodności lotniczych silników turbinowych zależy nie tylko od postępu w ich konstruowaniu i diagnozowaniu czy od stosowania nowych materiałów konstrukcyjnych, ale także od opracowania i wprowadzania nowych technologii produkcyjnych.

BIBLIOGRAFIA

[1]    Elisieew Ju. S.,. Bojcow A G., Krymów V. V., Chworostuchin L. A., Technologija proizwodstwa awiacyonnych dwigatielej, Maszynostrojenije, Moskwa, 2003

[2]    Łunarski J. Technologia silników lotniczych, Redakcja Wydawnictw Uczelnianych politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 1986

[3]    Grzegorczyk H. Technologia produkcji i napraw silników lotniczych cz. II, Wydział Wydawniczy WAT, Warszawa 1967