фото: Promoregions.ru
Новые титановые и никелевые материалы, предназначенные для перспективных российских авиационных двигателей, прошли испытания в АО «НПЦ газотурбостроения «Салют», входящем в Объединенную двигателестроительную корпорацию, и внедрены на предприятии. Изготовлены опытные образцы сварного ротора из жаропрочного никелевого сплава, а крупногабаритная деталь внутреннего корпуса компрессора высокого давления (КВД) – из титанового интерметаллидного сплава.
Разработчиком новых сплавов является Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ). Проект реализуется Научно-исследовательским институтом технологии и организации производства двигателей (НИИД).
Новый титановый сплав, из которого были изготовлены рабочие колеса первых ступеней КВД, по плотности соответствует основным конструкционным титановым сплавам, а по характеристикам длительной прочности и малоцикловой усталости значительно превосходит существующие дисковые сплавы. Рабочая температура – до 600 ºС – намного выше, чем у других сплавов, а удачно подобранный химический состав позволяет изготавливать из него рабочие колеса блисковой конструкции.
Последние ступени КВД и вал были произведены из нового жаропрочного сплава на никелевой основе. Его применение позволило получить полностью сварную конструкцию ротора, что было сделано впервые в практике отечественного авиационного моторостроения.
«Проблеме создания сварного ротора более 40 лет, – пояснил заместитель генерального директора – руководитель приоритетного технологического направления «Технологии двигателестроения» ОДК, директор филиала НИИД Валерий Гейкин. – Различными организациями и институтами разрабатывались схемы сварного соединения дисков из жаропрочных никелевых сплавов. По объективным причинам эти исследования заканчивались неудачей».
По словам Валерия Гейкина, проблема стала решаться, когда диски стали изготавливать из заведомо свариваемого никелевого сплава, который одновременно удовлетворял бы всем требованиям прочнистов. Такой сплав был разработан в ВИАМ, и он является на сегодняшний день самым жаропрочным свариваемым никелевым сплавом. После того как совместно с ВИАМ были получены прочностные характеристики сварного соединения, стала ясна перспективность применения этого сплава.
Создание сварной конструкции ротора КВД позволит увеличить его жесткость, что в свою очередь значительно повысит ресурс ротора КВД и всего двигателя. Одновременно отказ от болтовой схемы соединения дисков снизит массу конструкции.
Титановые сплавы на основе орто-фазы Ti2NbAl и технологию изготовления деталей из них, помимо России, освоили четыре страны: США, Китай, Япония и Франция. Замена жаропрочных сплавов на основе титана, никеля и железа на алюминиды титана может позволить снизить массу статорных деталей на 20-40%, а для роторных – в дополнение к этому уменьшить нагрузки от инерционных сил, следствием чего будет повышение мощности, экономичности и ресурса двигателя. Применение интерметаллидов титана даст возможность повысить на 100–200 ºС рабочие температуры деталей по сравнению с деталями, изготовленными из титановых конструкционных сплавов. Важным преимуществом для авиационного моторостроения является пожаробезопасность титановых интерметаллидных сплавов по сравнению с жаропрочными титановыми сплавами.
