Новые материалы, конструкции и подходы
Малоэмиссионная камера сгорания
При разработке камер сгорания современных газотурбинных двигателей определяющей задачей является организация устойчивого процесса горения топливовоздушной смеси и достижение уровня эмиссии вредных веществ и нелетучих частиц в соответствии с перспективными требованиями ИКАО. Разработанная в ОДК малоэмиссионная камера сгорания работает по усовершенствованной технологии «богато-бедного» или «бедного» горения. Подача топлива осуществляется с использованием пневматического распыления. В ходе работ по оптимизации процесса горения сокращено время пребывания продуктов сгорания в высокотемпературных зонах, что позволяет достичь требуемых характеристик по эмиссии. В конструкции камеры сгорания применяются перспективные жаропрочные сплавы и теплозащитные покрытия для обеспечения длительного ресурса ее работы.
Лопатки турбины с высокоэффективным охлаждением
Одним из ключевых способов снижения удельного расхода топлива газотурбинного двигателя (ГТД) является повышение эффективности термодинамического цикла, достигаемое за счет увеличения суммарной степени сжатия в компрессоре и температуры газа перед турбиной. При увеличении температуры газа перед турбиной необходимо повышать расход охлаждающего воздуха, что неизбежно приводит к уменьшению коэффициента полезного действия (КПД) турбины из-за роста насосных потерь, потерь от выдува, формирования пленки, а также утечек в элементах турбины. При этом повышение расхода охлаждающего воздуха и снижение КПД также приводит к росту температуры газа перед турбиной. Для обеспечения потребного КПД применяются турбины с высокоэффективным охлаждением лопаток, для проектирования которых применяются новые материалы и покрытия.
Композиционная лопатка вентилятора
Одним из способов повышения топливной эффективности авиационных двигателей является снижение массы за счёт применения легких высокопрочных композиционных материалов в конструкции. Технология создания полимерных композиционных лопаток является критической, относится к наиболее перспективным направлениям исследований и отвечает предельно высоким требованиям к качеству и эффективности. В рамках проекта создания авиадвигателя большой мощности ПД-35 ОДК работает над изготовлением рабочей лопатки вентилятора из полимерных композиционных материалов, включая отработку двух технологических направлений: препреговой технологии и технологии 3D-ткачества с использованием исключительно отечественных материалов. Внедрение технологии позволит сократить массу двигателя большой тяги до 500 кг.
Аддитивные технологии
Аддитивное производство – это процесс изготовления деталей, который основан на создании физического объекта по электронной геометрической модели путем добавления материала слой за слоем. Ключевыми достоинствами применения данных технологий является возможность изготовления геометрически сложных деталей, которые порой невозможно изготовить с помощью классических методов производства, а также значительный экономический эффект за счет снижения затрат времени и средств на подготовку производства и повышения эффективности использования материала. Применение аддитивных технологий позволяет сократить срок подготовки производства в 5 раз. В ОДК аддитивные технологии применяются для изготовления таких опытных двигателей, как ВК-650В, ВК-1600В, ПД-8, ПД-35, ТВ7-117, а также для изготовления детали «завихритель» серийного двигателя ПД-14.
Детонационное горение
Детонационное сжигание топлива в бегущей волне имеет ряд принципиальных преимуществ по сравнению с применяемыми в современных ГТД способами подвода тепла: высокий термодинамический коэффициент полезного действия детонационного цикла (на 15-20 %), простота конструкции, экологические характеристики, возможность работы на жидком и газообразном топливе, включая работу на водородном топливе. Экспериментальные работы, проводимые ОДК, подтвердили эффективность различных вариантов детонационных двигателей. Перспективные двигатели с детонационным принципом работы способны обеспечить прорыв в авиационном двигателестроении, по своей значимости сравнимый с переходом от поршневых двигателей к турбореактивным.