Исследование инженеров МАИ и ОКБ им. А. Люльки поможет увеличить ресурс авиационных двигателей

Коллектив молодых инженеров Московского авиационного института и Опытно-конструкторского бюро им. А. Люльки проводит исследование, которое даст возможность увеличить ресурс авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Работа позволит выяснить, как и по каким причинам развиваются усталостные трещины на дисках турбин и компрессоров, которые входят в число важнейших деталей ГТД.

— При работе двигателя диски турбины и компрессора вместе с лопатками вращаются с высокой скоростью, и их разрушение может привести к катастрофическим последствиям, — рассказывает участник проекта, аспирант МАИ, ведущий конструктор управления прочности ОКБ им. А. Люльки Дмитрий Немцев. — Для производства дисков используется технология горячего изостатического прессования металлических гранул малой величины, порядка 50–150 микрометров. При этом в готовых деталях вероятно образование внутренних дефектов, от которых может зародиться усталостная трещина. Наша работа посвящена исследованию скорости роста таких трещин и их влияния на ресурс дисков.

Для проведения исследования были разработаны специальные образцы с уже заложенным в них внутренним дефектом. Концепция образцов была предложена начальником сектора ресурса ЦИАМ им. П. И. Баранова Сергеем Потаповым.

— За рубежом подобные испытания проводятся на плоских образцах, помещаемых в вакуумную камеру. Однако это дорогое специализированное оборудование. Нами же были предложены цилиндрические образцы, для которых вакуумная камера не требуется, — говорит аспирант МАИ. — Важно отметить, что для отечественных сплавов, используемых при производстве дисков ГТД, такое исследование проводится впервые.

По результатам экспериментов на ряде образцов специалистам удалось определить зависимость скорости роста трещины от внутренних дефектов. В рамках дальнейших исследований запланированы изменения размеров образцов, нагрузки и температуры испытаний.

В ноябре 2023 года Дмитрий Немцев и старший преподаватель кафедры 203 «Конструкция и проектирование двигателей» МАИ, ведущий конструктор по изделию ОКБ им. А. Люльки Георгий Гогаев представили исследование на Всероссийском межотраслевом молодёжном конкурсе научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики» и вошли в число лучших участников. Как подчёркивает Дмитрий Немцев, результаты работ помогут повысить достоверность расчётов ресурса дисков из конкретного материала. Это позволит, не прибегая к избыточной консервативной оценке, наиболее полно использовать возможности деталей и продлить время эксплуатации серийных ГТД, работающих в интенсивных условиях.