Details

Данная выпускная квалификационная работа магистра посвящена комплексному анализу применимости аддитивных технологий (АТ) как инструмента продления ресурса охлаждаемых лопаток и вспомогательных систем двухконтурных турбореактивных двигателей c одновременной оценкой влияния этих решений на общую энергетическую эффективность силовой установки. Задачи, которые решаются в процессе исследования: 1. проведение численных исследований теплообменников с решётчатыми структурами; 2. модернизация внутренней системы охлаждения сопловой лопатки второй ступени путём внедрения решётчатой вставки; 3. оценка эффективности восстановления лопаток турбины методом лазерной газопорошковой наплавки (ЛГН); 4. экспериментальная верификация эффективности ремонта с помощью ЛГН; 5. оценка возможности внепланового ремонта вспомогательных элементов с помощью АТ. Актуальность данной работы подтверждается тем, что в нынешнее время ресурс теромнагруженных элементов авиационных газотурбинных двигателей (АГТД) становится одним из главных ограничений дальнейшего повышения температуры газа перед турбиной и, следовательно, роста удельной тяги и КПД. Традиционный арсенал инженерных решений (улучшенные жаропрочные сплавы, сложные литейные схемы внутреннего охлаждения, поверхностные покрытия) уже практически исчерпал свой потенциал. На этом фоне активное развитие АТ — открывает принципиально новые возможности в развитии подходов к проектированию АГТД.

This Masters qualification work is dedicated to a comprehensive analysis of the applicability of Additive Manufacturing (AM) technologies as a tool for extending the service life of cooled blades and auxiliary systems in turbofan engines. It simultaneously evaluates the impact of these solutions on the overall energy efficiency of the powerplant. Research objectives: 1. conducting numerical studies of heat exchangers with lattice structures. 2. modernizing the internal cooling system of a second-stage nozzle guide vane by introducing a lattice structure. 3. evaluating the effectiveness of restoring turbine blades using the Laser Metal Deposition (LMD) method. 4. experimental verification of the repair effectiveness using LMD. 5. assessing the possibility of unscheduled repair of auxiliary elements using AM. The relevance of this work is confirmed by the fact that the service life of thermally stressed components in aircraft gas turbine engines is currently becoming one of the main limitations for further increasing the turbine inlet temperature and, consequently, for improving specific thrust and efficiency. The traditional arsenal of engineering solutions (improved heat-resistant alloys, complex casting schemes for internal cooling, surface coatings) has practically exhausted its potential. Against this background, the active development of AM opens fundamentally new opportunities for advancing design approaches for aircraft GTEs.