Перспективы отечественного двигателестроения

Тема: Перспективы отечественного двигателестроения

11.07.2019 Praporschik пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Милейший Baikal57 - а расскажите-ка намЪ, ШтА значитЪ терминЪ "сопловый аппаратЪ"?? Ну и - заОдно - чемЪ сплавЪ ЖС6У отличаеЦЦО от сплава ЖС32ВИ? :):)

11.07.2019 astoronny пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

И почему я не удивлен?
Скажите еще, что я ничего не писал о том длинном пути, "который предстоит и который пройти необходимо..."

Ну а для не шибко знакомых с двигателестроением растолкую то, что очевидно любому профессиональному двигателисту.
ЖС6У сплав достаточно старый - проверенный и надежный в своем диапазоне температур материала...
Поверить, что допущена столь крупная конструкторская ошибка, которую невозможно исправить - очень трудно...
Значит металл соплового аппарата нагрет существенно выше расчетных температур...
С этим можно бороться двояко: повышая эффективность системы охлаждения или заменяя материал на более жаростойкий и дорогой...
Если превышение температуры значительное, то припарками не обойтись и требуется увеличение расхода охлаждающего воздуха - с этого обычно начинают и думаю пермяки этой путь испробовали - но...!

Следует задуматься, почему существенно перегрет металл соплового аппарата.
Конвективно-пленочные системы охлаждения СА считают очень давно и весьма точно - так что в перепаде ошибка маловероятна... Термобарьерные покрытия вроде не раз заявляли, что вполне освоили, ди и это ведь не лопатка рабочего колеса - тут проще...
Так что наиболее правдоподобное предположение - СУЩЕСТВЕННОЕ превышение температуры газа.
А температура газа есть интегральный показатель эффективности всех узлов.
И вот тут то и порылся "catch 22" - увеличивая отборы воздуха на охлаждение еще больше ухудшаем кпд узлов и еще больше увеличиваем температуру газа...
И остается только одно - менять материал, надеясь в будущем отдельно решать проблемы ухудшенного удельного расхода и заниженных ресурсов...

Собственно, в этом нет ничего трагичного или необычного...
Просто ожидания типа "двигатель уже на выходе" несколько преждевременны.

11.07.2019 Ольховский Владимир пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Спасибо, astoronny, за комментарий.
Наконец я у Вас прочитал сообщение, что называется, по делу и существу.
Может быть, и по остальным изменениям в конструкцию ПД-14 есть что сказать?

11.07.2019 astoronny пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Да честно говоря я еще и не вдавался в конкретные "изменения"...
Но когда там появилось сообщение о том, что просят дополнительных деньжат на "европейскую сертификацию ну и попутно эффективность и надежность улучшить"?
Пару месяцев назад?
Это на 90% может означать только то, что расчетных параметров узлов пока получить не удалось...
Следовательно температуры, обороты и другие параметры превышены для достижения потребных тяг в основных расчетных точках...
Следовательно все "улучшения" будут в первую очередь нацелены на достижение хоть какой-то работоспособности, достаточной для начала летных испытаний...
И лишь по остаточному принципу на достижение расчетых параметров узлов и всего двигателя вкупе...

11.07.2019 Sergey66 пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Хотели
ПД-14 расход на крейсере 0,535 кг/кгс·ч (ПС-90А имеет 0,595 кг/кгс·ч)

Календарный срок службы основных деталей «холодной» части ПД-14 – 25 лет.
Ресурс основных деталей «холодной» части должен был составить не менее 40 тыс. полетных циклов или 100 тыс. летных часов.
Ресурс «горячей» части должен был составить до 20 тыс. полетных циклов или 37,5 тыс. летных часов.
*
На сколько сдвинулось влево?
Если критична температура газа при заданной мощности почему вентилятор сделали равным ПС-90 (1900 мм), а не как у PW1400G в 2.1 метр стоящем сейчас на МС-21
Большая двухконтурность даёт дополнительную тягу без увеличения температуры газа.

11.07.2019 andrey_che пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

04:32 astoronny пишет:"... Ну а для не шибко знакомых с двигателестроением растолкую то, что очевидно любому профессиональному двигателисту.
ЖС6У сплав достаточно старый - проверенный и надежный в своем диапазоне температур материала...
Поверить, что допущена столь крупная конструкторская ошибка, которую невозможно исправить - очень трудно...
Значит металл соплового аппарата нагрет существенно выше расчетных температур...
С этим можно бороться двояко: повышая эффективность системы охлаждения или заменяя материал на более жаростойкий и дорогой...
Если превышение температуры значительное, то припарками не обойтись и требуется увеличение расхода охлаждающего воздуха - с этого обычно начинают и думаю пермяки этой путь испробовали - но...!

Следует задуматься, почему существенно перегрет металл соплового аппарата.
Конвективно-пленочные системы охлаждения СА считают очень давно и весьма точно - так что в перепаде ошибка маловероятна... Термобарьерные покрытия вроде не раз заявляли, что вполне освоили, ди и это ведь не лопатка рабочего колеса - тут проще...
Так что наиболее правдоподобное предположение - СУЩЕСТВЕННОЕ превышение температуры газа.
А температура газа есть интегральный показатель эффективности всех узлов.
И вот тут то и порылся "catch 22" - увеличивая отборы воздуха на охлаждение еще больше ухудшаем кпд узлов и еще больше увеличиваем температуру газа...
И остается только одно - менять материал, надеясь в будущем отдельно решать проблемы ухудшенного удельного расхода и заниженных ресурсов...

Собственно, в этом нет ничего трагичного или необычного...
Просто ожидания типа "двигатель уже на выходе" несколько преждевременны...."
.
- Ну что же, выходит, если мы всё правильно поняли из просочившейся "в прессу" информации, температурный уровень работоспособности сплава ЖС6У оказался недостаточным для изготовления из него лопаток соплового аппарата второй ступени турбины высокого давления "из расчёта" на требуемый ресурс (на который проектируется двигатель ПД-14)...
...Что повлекло переход на более стойкий к высокотемпературной ползучести сплав - ЖС32 (т.е. сплав, дополнительно легированный Рением и Танталом, если склероз мне не изменяет...).
Если не вру, сплав ЖС32ВИ (т.е. "вакуумно-индукционной" плавки..) по температурному уровню работоспособности превосходит ЖС6У ориентировочно на Пол-сотни градусов...
... Поскольку "за всё надо платить", то такая замена материала повлекла за собой незначительное утяжеление конструкции двигателя (т.к. плотность ЖС32 немного больше плотности ЖС6У, на сколько именно -надо смотреть, увы, не помню.. Но разговор идёт о "десятых" грамма на куб. см...) и некое увеличение стоимости (поскольку ЖС32ВИ стоит дороже "сам по себе" + некое не очень большое повышение требований к технологии изготовления лопаток соплового аппарата второй ступени турбины высокого давления).
.
Если же и ЖС32 ВИ "не оправдает ожиданий", то , наверное, придётся уже усиливать охлаждение... (ибо переход от ЖС32ВИ к, например, ЖС32ВНК может повлечь более сложную и, соответственно, дорогую технология изготовления лопаток... Да, ещё большой вопрос, сможет ли данную ситуацию спасти направленная кристаллизация... Всё-таки прежде всего гражданское изделие - это ресурс и надёжность...).

11.07.2019 andrey_che пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

07:13 Sergey66 пишет:"... На сколько сдвинулось влево?
Если критична температура газа при заданной мощности почему вентилятор сделали равным ПС-90 (1900 мм), а не как у PW1400G в 2.1 метр стоящем сейчас на МС-21
Большая двухконтурность даёт дополнительную тягу без увеличения температуры газа...."
.
- Вообще-то согласование параметров вентилятора и ТНД и с газогенератором в свете эксплуатационных, аэродинамических, технологических и прочая и прочая и прочая ... требований и соображений лично я отношу - к высокому искусству...
.
- И не надо в это искусство лезть неумытыми корявыми лапами.... Пожалуйста.

11.07.2019 andrey_che пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

04:32 astoronny пишет:"... Следует задуматься, почему существенно перегрет металл соплового аппарата...."
.
- Ещё один небольшой, но столь же в стиле классических "пикейных жилетов", комментарий...
.
- Если не ошибаюсь, в конце прошлого века где-то в ЦИАМ-ВИАМ проводили исследования на тему этого "почему"...

И пришли к любопытным выводам, что температура "в некоторых местах" наиболее горячих сечений в процессе эксплуатации МОЖЕТ превышать расчётные значения... Причём как "забросом", так и , самое интересное, длительно... Как я понимаю, "в зависимости от индивидуальных особенностей каждого двигателя" (.. Ох уж эти индивидуальные технологические особенности ...) О как!
.
- Правда, опять таки, если не ошибаюсь, эти исследования проводились до начала эры "сквозного математического моделирования" в авиационном двигателестроении....
.
- Но, чем леший не шутит, пермяки вполне могли столкнутся с некой проблемой "из этой же области"...

11.07.2019 Sergey66 пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Это не я лезу
Чемезов
https://iz.ru/670020/...
и Мантуров
https://tass.ru/ekonomika/6646601
Также планируется создание варианта МС-21-400 (до 250 мест).
*
Вряд ли в версии двигателя для МС-21-400 обойдётся ЖС32 (т.е. сплав, дополнительно легированный Рением и Танталом
без увеличения диаметра вентилятора

11.07.2019 p.viktor пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Сплав ЖС 6У - рекомендован для Детали ГТД длительно работающие до температур 1050 С
Сплав ЖС 32ВИ - рекомендован для Детали ГТД длительно работающие до температур 1200 С, но в 8 раз дороже
Так что дополнительное охлаждение вряд ли понадобится.

https://catalog.viam.ru/catalog/zhs6u/
https://catalog.viam.ru/catalog/zhs32/

11.07.2019 astoronny пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Робяты!
Не путайте божий дар с яишницей!:-)
На "расчетном" двигателе, там где кпд узлов и остальные параметры цикла задаются расчётными, тяга достигается на расчетных температурах - и в зависимости от этих температур выбираются материалы горячей части - так что на "расчетном" двигателе ЖС6 "держит" расчетные температуры с надлежащим запасом (на забросы и эксплуатационные ухудшения кпд узлов).
А вот когда эффективность узлов оказывается хуже расчетной, чтоб обеспечить тягу по ТЗ приходится превышать температуру газа, попросту говоря гатить больше топлива...
Скорее всего это и имеем, и именно это вызвало необходимость менять сплав. Обычно замены не удается избежать, если имеется превышение градусов на сто и больше.
Но сплав ЖС32 действительно практически золотой.
На Д-27 его заложили на этапе проектирования, правда на лопатки первой ступени. Но и то, как только температурное "превышение по недодаче" частично побороли, стали серьезно рассматривать замену сплава, но "вниз" - на ЖС26...

11.07.2019 moryachok пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Откровенно говоря, меня всегда смущало, насколько быстро отрапортовали про ПД-14. Так что начавшиеся проблемы - это вполне ожидаемо и закономерно. Перегрев тоже ожидаемый. В стремлении заявить лучшие параметры, расход охлаждающего воздуха при проектировании часто сознательно занижают, рассказывая сказки про суперэффективные конвективно-пленочные схемы охлаждения. Потом начинают добавлять где прогорает или рвется. Кроме того, нужно учитывать высокую степень сжатия в ПД-14, большую температуру воздуха за компрессором, вероятно необходимость теплообменника, аппарата подкрутки; принимать во внимание очень короткие лопатки. Турбина наверняка высоконагруженная. Старые расчетные методики тут не всегда подходят. Имеет место ярко выраженная трехмерность, сложные вторичные течения, возможное смыкание вторичных вихрей, трехмерный пограничный слой, отрывы погранслоя, влияние температурного фактора, перетекания через радиальные зазоры, закромочные следы, влияние турбулентности, даже теплового излучения и т.д. и т.п. И все это еще "плавает" в зависимости от режима. Эдакая пила "ввех-вниз-вверх-вниз"...На взлетном - одно, на крейсерском - другое, на малом газу - третье. В общем, если кто-то утверждает, что всю эту сложную "кашу" можно рассчитать с необходимой точностью, то это однозначно сказки. Многое может измениться даже после установки двигателя на самолет и испытаний в условиях реального полета. Я слежу за научными публикациями по отечественному и иностранному двигателестроению. Отечественный уровень очень сильно упал. Непомерно выросла вера в "сквозное математическое моделирование", "цифровые технологии" и "цифровые двойники". В действительности это не более чем снобизм и дань моде. Перегрев, который можно устранить простой заменой материала - это еще цветочки. Ягодки будут впереди. Несомненно будут. Несмотря на все фанфары СМИ, действительность неумолима - у России нет ни одного авиадвигателя пятого поколения, выпускаемого массово, крупными сериями.


11.07.2019 p.viktor пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

А вот интересно граждане, а какой материал разработчики ПД-14 применили для лопаток первой ступени турбины высокого давления? Инфы на данный счет в открытой печати не наблюдается - вероятно гос. тайна.
м.б. это банально ЖС 32ВИ с теплозащитой керамической окись циркония и иттрия толщиной 1мм, а может быть и более дорогой сплав ВЖМ4-ВИ с аналогичной теплозащитой?

11.07.2019 andrey_che пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

15:22 p.viktor пишет: ".. Сплав ЖС 6У - рекомендован для Детали ГТД длительно работающие до температур 1050 С
Сплав ЖС 32ВИ - рекомендован для Детали ГТД длительно работающие до температур 1200 С, но в 8 раз дороже..."
.
- Честно говоря, опять таки, если мне склероз не изменил, "длительно работающие до температур 1200 гр. С" для ЖС32ВИ, боюсь, слишком оптимистичная (!) цифра. ...
На практике , опять таки, если не вру , - чуть выше 1100 гр. Цельсия...
.
P.S.:
.
- Скорее всего некоторые разночтения значений температур тут идут от разного понимания "длительности работы"...
.
.

17:07 moryachok пишет:".... Так что начавшиеся проблемы - это вполне ожидаемо и закономерно. Перегрев тоже ожидаемый...."
.
- С моей точки зрения идёт НОРМАЛЬНЫЙ процесс доводки ПД-14 и организация его серийного производства...
.
А что там рапортуют всякие-разные начальнички - дело десятое...

11.07.2019 p.viktor пишет:
Сообщить модератору
Ссылка на это сообщение
 

Для ЖС-32У - температуру ВИАМ дает 1100 градусов, Для ЖС-32ВИ ВИАМ дает температуру 1200 градусов. Сплавы разные как и цены. Внизу ссылка на все сплавы.

https://catalog.viam.ru/catalog/zhs32u/

Ответить в тему:



Авиапорт.Конференции

Агентство «АвиаПорт» является разработчиком программного обеспечения, позволяющего зарегистрированным пользователям сайта общаться друг с другом. Все сообщения отражают собственное мнение их авторов, и агентство не несет ответственность за достоверность и законность информации, публикуемой пользователями на страницах раздела.