Сегодня стоимость изготовления лопатки для авиационного двигателя сравнима с ценой легкового автомобиля. Ведь для ее создания используют дорогостоящее оборудование и редкие металлы, обладающие столь же редкими физическими свойствами. Самолеты должны служить не одно десятилетие, при этом оставаясь экономичными и сверхнадежными -  любая, даже незначительная поломка может привести к трагедии.

 

Одной из самых наукоемких и сложных в изготовлении компонентов газотурбинных двигателей для авиации, морских судов, энергетики является лопатка турбины. Продукцию подобной  точности и уровня производят только шесть стран в мире, т.к. она требует сложнейших расчетов при проектировании и очень высокой точности в изготовлении. «Способность государства производить литые охлаждаемые лопатки — показатель высочайшего уровня развития машиностроения».

В рамках реализации проекта по созданию авиадвигателя ПД-35 Объединенная двигателестроительная корпорация Госкорпорации Ростех разработала необходимый элемент ПД-35 – композитную лопатку, сообщил заместитель генерального директора ОДК Валерий Гейкин, который возглавляет направление «Технологии двигателестроения».

ПД-35, лопатка, самолет, реактивный, Россия, монокристалл,  композитная лопатка, композит, лопатки, авиационный двигатель, двигатель, турбина, ТРД

Во время работы двигателя внутри турбины температура невероятно высока, огненная струя, вылетающая из реактивного сопла, наглядное тому подтверждение. На входе в турбину еще жарче, и чем горячее газ перед ней, тем мощнее и экономичнее работает двигатель.

 

   

 

Редкие металлы, которые применяют при изготовлении лопаток для авиационного двигателя – это цирконий, молибден, ванадий, бериллий, рений. Средняя стоимость сплава без рения составляет где-то от миллиона до двух миллионов рублей за тонну. Стоимость ренийсодержащего сплава - 12 миллионов рублей за тонну. Легирующие элементы связываются в виде γ'-фазы обычно содержат алюминий и титан (т.е. Ni3(Al, Ti)). Для получения требуемых жаропрочных характеристик, их объем в сплаве должен быть не менее 60%. Вводя в состав сплава рений (Re) увеличивают на порядок коэффициент диффузии, при введении рутения (Ru) обеспечивается равномерное распределение легирующих элементов, т.е. каждый элемент сплава имеет свое особое функциональное значение.

ПД-35, лопатка, самолет, реактивный, Россия, монокристалл,  композитная лопатка, композит, лопатки, авиационный двигатель, двигатель, турбина, ТРД

Литье происходит в вакуумной индукционной печи. При этом металл должен застыть особым образом чтобы образовать один неделимый кристалл, тогда лопатка будет сверхпрочной. Уникальность технологии производства лопаток состоит в литье, при котором происходит направленная кристаллизация. В едином кристалле нет, как говорят металлурги, «зерен мелких частичек» на стыке которых могут скапливаться легкоплавкие примеси, понижающие прочность сплава. Итог: лопатка представляет из себя монокристалл, т.е. он состоит из «монолитного зерна», а значит, он прочен.   

 

ПД-35, лопатка, самолет, реактивный, Россия, монокристалл,  композитная лопатка, композит, лопатки, авиационный двигатель, двигатель, турбина, ТРД

Достижение заданных параметров двигателя ПД-35 требует разработки порядка 18 критических технологий, среди которых одна из ключевых – лопатка вентилятора из композитов. В то же время генеральный конструктор предприятия «ОДК-Авиадвигатель» Александр Иноземцев уточнил, что переход от цельной титановой к полой титановой лопатке позволил сократить массу узла на 30%, а использование композитной лопатки даст экономию массы еще на 30%. Уже собран двигатель с этими лопатками и начаты его стендовые испытания.

ПД-35, лопатка, самолет, реактивный, Россия, монокристалл,  композитная лопатка, композит, лопатки, авиационный двигатель, двигатель, турбина, ТРД

Серийное производство лопаток будет налажено на заводе «ОДК-Сатурн».

ПД-35 (Перспективный Двигатель тягой 35 тонн) - проект российского перспективного двухконтурного турбовентиляторного двигателя сверхбольшой тяги (тяга на взлёте от 33 до 40 т, диаметр вентилятора - 3100 мм, длина - более 8 м, вес - около 8 т).

 

 

Разработка двигателя ПД-35 для перспективных широкофюзеляжных дальнемагистральных самолётов ведётся на основе опыта, полученного при создании двигателя ПД-14 для авиалайнера МС-21. В проекте задействованы современные технологические решения – композиционные лопатки вентилятора, высокоэффективный компрессор высокого давления, малоэмиссионная камера сгорания, турбина высокого давления с расширенным температурным диапазоном, цифровая система управления. Также применяются новые материалы и методы производства - аддитивные технологии, ротационная сварка трением, сложнофасонное литье.

ПД-35 планируется оснащать китайско-российский широкофюзеляжный дальнемагистральный самолет CR929 и Ил-96-400М.

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!