Экспериментально-расчетные методы исследований термонапряженного состояния и надежности деталей газотурбинных двигателей и установок

Abstract

В практике испытаний, доводки и эксплуатации по техническому состоянию авиационных двигателей и других теплоэнергетических устройств применяются экспериментально-расчетные методы, в которых при обработке результатов непосредственных измерений используются математические модели имеющих место физических процессов, в частности, нестационарного тепло- и массопереноса. Эти методы позволяют устранять погрешности в непосредственно измеряемых температурах рабочего тела и поверхностей деталей, уровень которых в условиях современных высокотемпературных ГТД достигает 5...10 %, а также выполнять косвенные измерения тепловых величин (интеллектуальные измерительные приборы), не подлежащих непосредственным. измерениям. К ним относятся теплофизические характеристики материала деталей, коэффициенты теплопередачи на поверхности и входящие в детали удельные тепловые потоки. Последние две категории представляют особое значение, так как используются в качестве граничных условий теплообмена (ГУ), информация о натурных значениях которых обычно отличается значительной неопределенностью. Найденные таким образом ГУ используются в последующем в расчетах термонапряженного состояния деталей при их доводке, диагностике и оценках исчерпания ресурса в условиях реальной эксплуатации.

У практиці випробувань, налагодження та експлуатації технічного стану авіаційних двигунів та інших теплоенергетичних пристроїв використовуються експериментальні та розрахункові методи, в яких моделюються математичні моделі фізичних процесів, що протікають, зокрема, нестаціонарних тепло- і масоперенесення, використовуються при обробці результатів прямих вимірювань. Ці методи дозволяють усунути похибки безпосередньо виміряних температур робочої рідини і поверхонь деталей, рівень яких у сучасних високотемпературних газотурбінних двигунах досягає 5...10 %, а також проводити непрямі вимірювання теплових величини (інтелектуальні вимірювальні прилади), які не підлягають прямим вимірюванням. вимірів. До них відносяться теплофізичні характеристики матеріалу деталей, коефіцієнти тепловіддачі на поверхні і питомі теплові потоки, що надходять в деталі. Останні дві категорії мають особливе значення, оскільки вони використовуються як граничні умови теплопередачі (ГУ), інформація про природні цінності яких зазвичай характеризується значною невизначеністю. Знайдені таким чином ГУ в подальшому використовуються в розрахунках термічного напруженого стану деталей при їх обробці, діагностиці та оцінці вичерпання ресурсу в реальних умовах експлуатації.