Особенности технологии изготовления турбинных лопаток с пористым охлаждением

А.Ф. Третьяков

вой модели ТЛ. При этом все термопары показывают близкие значе-

ния. Такое выравнивание температуры является весьма важным по-

ложительным фактором, отражающим приближение защищаемой по-

верхности к изотермическим условиям. Кроме того, сопоставление

двух исследуемых вариантов пористого охлаждения оболочки ТЛ

показало, что предложенная в патенте [7] схема теплозащиты перед-

ней кромки при равных значениях θ обеспечивает снижение расхода

газа-охладителя в 2,5 раза.

Выводы.

1. На основании аналитических и экспериментальных

исследований установлено, что для тепловой защиты лопаток парога-

зовой турбины, обтекаемых высокотемпературными газовыми пото-

ками, эффективным является способ, при котором оболочка передней

кромки изготовлена из ПСМ с непроницаемым в зоне критической

линии участком, обдуваемым охладителем. Проницаемая часть

передней кромки охлаждается транспирационно и посредством кон-

вективно-кондуктивного теплоотвода. Такое техническое решение

позволяет, с одной стороны, добиться высокой эффективности тепло-

защиты передней части ТЛ, а с другой — понизить требования к ин-

тенсивности конвективного охлаждения по внутренней полости ло-

патки за счет образования на непроницаемой ее поверхности тепло-

защитного слоя.

2. Для реализации запатентованного способа охлаждения перед-

ней кромки ТЛ предложены новые технические решения, которые

позволили разработать технологические процессы изготовления

опытного образца лопатки, включающие создание ПСМ из стали

12Х18Н10Т с переменной проницаемостью, размером пор, равным

100 мкм, и пределом прочности



= 105 МПа, гибку оболочки по

профилю передней кромки радиусом 2 мм и высокотемпературную

пайку оболочки с корпусом в вакуумной печи при температуре

1020…1050 ºС электролитическим нанесением припоя на соединяе-

мые поверхности.

3. Результаты тепловых испытаний изготовленных моделей ТЛ

показали, что предложенный способ теплозащиты более эффекти-

вен, чем ранее разработанная схема транспирационного пористого

охлаждения по всей поверхности лопатки. Так, при одинаковых зна-

чениях θ расход охлаждающего газа уменьшается в 2,5 раза. Кроме

того, установлено, что ТЛ обладает недостаточно высоким значением

относительной величины охлаждения (θ = 0,4 при относительном

расходе пара

= 2 %), поскольку для изготовления лопатки исполь-

зован корпус авиационной ТЛ с конвекционной схемой охлаждения.

Дальнейшее совершенствование тепловой защиты лопаток ПГУ с по-

ристым охлаждением передней кромки должно быть направлено на

доработку конструкции корпуса с учетом условий работы ТЛ и тех-

нологии ее изготовления.