Разработка перспективных систем управления радиальными зазорами в турбомашинах

1. Рыбинская государственная авиационная
технологическая академия имени П.А. Соловьёва
ПРОЕКТ:
«РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ«РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
РАДИАЛЬНЫМИ ЗАЗОРАМИРАДИАЛЬНЫМИ ЗАЗОРАМИ
В ТУРБОМАШИНАХ»В ТУРБОМАШИНАХ»
по направлению «Машиностроение, электроника, приборостроение»
Автор проекта: Ганзен Михаил АнатольевичГанзен Михаил Анатольевич, аспирант
Научный руководитель: В.Ф. БезъязычныйВ.Ф. Безъязычный,
доктор технических наук, профессор
« . . . . .», 17 2011, . ,для конкурса У М Н И К ноября г Ярославль ЯИТЦ« . . . . .», 17 2011, . ,для конкурса У М Н И К ноября г Ярославль ЯИТЦ

2. 2
ПРОБЛЕМА РАДИАЛЬНЫХ ЗАЗОРОВПРОБЛЕМА РАДИАЛЬНЫХ ЗАЗОРОВ
Увеличение зазоров на 1%на 1%
приводит к падению
мощности и КПД на 2-3 %на 2-3 %
ухудшает экологические и
акустические показатели
двигателя
Для обеспечения высоких характеристик двигателя необходимо:
1) рассчитать оптимальную величину зазора при проектированиипри проектировании;
2) выполнить расчётный зазор с высокой точностью при сборкепри сборке;
3) сохранить выбранное значение зазора в процессе эксплуатациив процессе эксплуатации.

3. 3
НЕОБХОДИМОСТЬ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВНЕОБХОДИМОСТЬ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВ
Несмотря на принятые конструктивные и технологические решения,
величина радиального зазора на крейсерском (номинальном) режиме
остаётся большой, что приводит к снижению характеристик двигателя
δmin δmin

4. 4
СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВСУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВ
Область применения:Область применения: наземные ГТУ
Силовой способ
(деформирование корпуса)
Область применения:Область применения: авиационные ГТД
Тепловой способ
(охлаждение корпуса)
Недостатки:Недостатки:
- значительная потребная сила,
большие габариты и масса приводов;
- узкий диапазон регулирования;
- неравномерность регулирования.
Недостатки:Недостатки:
- отбор воздуха от компрессора двигателя,
потери энергии рабочего цикла;
- узкий диапазон регулирования,
- инерционность системы.

5. 5
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВ
Механическое регулирование радиального зазора посредствомМеханическое регулирование радиального зазора посредством тарельчатых пружинтарельчатых пружин
1 – ротор турбомашины;
2 – корпус турбомашины;
3 – пакет тарельчатых пружин;
4 – шток;
5 – привод.
Преимущества:Преимущества:
- малая потребная сила регулирования;
- более широкий диапазон регулирования;
- равномерность хода пружин;
- эффект лабиринтного уплотнения.

6. 6
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАЗОРОВ
Тепловая система управления зазором, использующаяТепловая система управления зазором, использующая эффект памяти формыэффект памяти формы
Преимущества:Преимущества:
- отсутствие затрат энергии на крейсерском режиме;
- широкий диапазон регулирования, не зависящий от
интенсивности охлаждения;
- быстродействие системы.
1 – ротор турбомашины;
2 – корпус турбомашины;
3 – регулирующий элемент,
обладающий эффектом
памяти формы;
4 – шарнирное крепление.
Переходный
режим
Крейсерский
режим
горячийгазовыйпоток
охлаждающий поток

7. 7
ТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЕКТАТЕКУЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЕКТА
1. Получен патент на полезную модель № 108483 «Устройство управления радиальным зазором
в турбомашине на основе пакета тарельчатых пружин» от 20 сентября 2011 года.
2. Получен приоритет на полезную модель «Устройство управления радиальным зазором в
турбомашине, основанное на эффекте памяти формы» от 17 октября 2011 года.
3. Опубликовано 14 печатных работ, из них 3 – в журналах, рекомендованных ВАК («Справочник.
Инженерный журнал», «Полёт», «Сборка в машиностроении, приборостроении»).
4. Результаты исследований обсуждены на Всероссийских и Международных конференциях.
5. Проект экспонировался на выставке «НТТМ-2011» и был отмечен медалью «За успехи в
научно-техническом творчестве».

8. 8
ПЛАН РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА НА 1-ЫЙ ГОДПЛАН РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА НА 1-ЫЙ ГОД
Экспериментальные исследованияЭкспериментальные исследования Теоретические исследованияТеоретические исследования
1. Модернизация лабораторной установки для
исследования свойств материалов при
высоких температурах:
- проверка работоспособности вакуумной,
нагревательной и измерительной систем и их
ремонт (при необходимости);
- внедрение в конструкцию установки оптико-
измерительной системы;
- автоматизация работы установки
посредством внедрения аналогово-цифровых
и цифро-аналоговых преобразователей,
управляемых компьютером.
1. Разработка научных и методических основ
для создания устройств на основе эффекта
памяти формы.
2. Изготовление и испытание опытных
образцов из материала, обладающего
эффектом памяти формы (нитинол):
- проверка работоспособности системы;
- определение экспериментальных
зависимостей, описывающих поведения
материалов с эффектом памяти.
2. Поиск областей эффективного применения
сплавов с эффектом памяти в
машиностроении, разработка конструкций
новых устройств и их патентование.
2-ой год:2-ой год: получение патентов, разработка проектной документации для возможных заказчиков.

9. 9
ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТАПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТА
1. Разработка опытного образца устройства управления радиальным зазором в
турбомашине на основе эффекта памяти формы.
2. Внедрение модернизированной вакуумной установки в научную работу
университета: открытие новых направлений исследований:
- исследования упругих и неупругих свойств материалов при повышенных
температурах;
- исследование сплавов с эффектом памяти формы.

10. 10
РИСКИ ПРОЕКТА. АНАЛИЗ РЫНКА. КОНКУРЕНЦИЯРИСКИ ПРОЕКТА. АНАЛИЗ РЫНКА. КОНКУРЕНЦИЯ
Возможные риски:Возможные риски:
- недостаток финансирования;
- информационные риски.
Возможные конкуренты:Возможные конкуренты:
В России:В России: ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь;
За рубежом:За рубежом:
- General Electric (США);
- General Motors (США);
- United Technologies Corporation (США);
- Florida Turbine Technologies (США);
- Siemens Power Generation (США);
- Rolls-Royce (Великобритания);
- Pratt & Whitney Canada Corp. (Канада);
- SNECMA (Франция).

11. 11
ВОЗМОЖНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИВОЗМОЖНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ
Потребителями продукта могут стать российские и (в перспективе) зарубежные
компании - производители газотурбинной техники для авиации и энергетики.

12. 12
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОЕКТАПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРОЕКТА
1. Дальнейшее исследование и распространение материалов с эффектом памяти
в машиностроении в качестве основы для:
- саморегулирующихся при высокой температуре конструкций (проточная часть ГТД);
- устройств регулирования зазоров в ответственных соединениях (опоры скольжения,
подшипники на воздушной подушке);
- мощных и компактных линейных приводов;
- армирующих элементов теплонапряжённых конструкций.
2. При участии проекта в программе «СТАРТ»:
- открытие малого предприятия, занимающегося проектированием, исследованием и
серийным производством устройств на основе «интеллектуальных материалов» для
нужд машиностроения, электроники и приборостроения.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!