Method for assessing influence of operating mode and technical state of high-temperature gas turbine engine on the process of damage accumulation in its turbine blades

Abstract

Gas turbine engines are the main type of engines in civil and military aviation, used in shipbuilding, energy, gas industry. The most important requirement for engines, especially aircraft engines, is high reliability. In the problem of ensuring the reliability of gas turbine engines, an important role belongs to the reliability of the most common parts - blades. The blades are complex, highly loaded critical parts that experience a complex complex of influences of various nature (static loads, vibrations, heating) for a long time of operation. Blade breakage leads to serious accidents, material losses. Therefore, to ensure the reliability of the GTE, it is necessary to know when these blades fail before they cause a catastrophe, so various bench tests are performed during the design to assess the life of the blades, but bench tests are usually expensive and must be based. For this, mathematical models are being developed during the design to help assess durability, but the engine is not operating in ideal conditions. The most significant impact on the durability of elements and components of aviation gas turbine engines have external environmental conditions, as well as the conditions of flight operation. Therefore, it is very important to be able to estimate the accumulation of damage so that the residual resource can be understood.

Газотурбінні двигуни є основним типом двигунів цивільної та військової авіації, використовуються в суднобудуванні, енергетиці, газовій промисловості. Найважливішою вимогою до двигунів, особливо авіаційних, є висока надійність. У проблемі забезпечення надійності газотурбінних двигунів важлива роль належить надійності найбільш поширених деталей – лопаток. Лопаті є складними, високонавантаженими відповідальними деталями, які протягом тривалого часу експлуатації відчувають складний комплекс впливів різного характеру (статичні навантаження, вібрації, нагрівання). Поломка леза призводить до серйозних аварій, матеріальних втрат. Тому, щоб забезпечити надійність ГТД, необхідно знати, коли ці лопаті виходять з ладу, перш ніж вони спричинять катастрофу, тому під час проектування проводяться різні стендові випробування, щоб оцінити термін служби лопатей, але стендові випробування зазвичай дорогі і повинні базуватися. Для цього під час проектування розробляються математичні моделі, які допомагають оцінити довговічність, але двигун не працює в ідеальних умовах. Найбільш істотний вплив на довговічність елементів і вузлів авіаційних газотурбінних двигунів мають зовнішні умови навколишнього середовища, а також умови льотної експлуатації. Тому дуже важливо мати можливість оцінити накопичення збитків, щоб можна було зрозуміти залишковий ресурс.