Способы (схемы ) охлаждения лопаток турбин

Развитие авиационных ГТД характеризуется непрерывным (от поколения к поколению) увеличением температуры газов перед турбиной , которая в настоящее время достигает у серийных двигателей 1600 — 1700 К, в ближайшей перспективе достигнет 1800 ¾ 1900 К, а в последующем 2000 ¾ 2200 К. Одним из путей создания высокотемпературных турбин является интенсивное охлаждение сопловых и рабочих ло­паток.

В настоящее время используется два основных способа воз­душного охлаждения лопаток:

- внутреннее конвективное охлаждение, при котором охлаждающий воздух (отбираемый из компрессора) проходит по каналам внутри лопатки и выпускается затем в про­точную часть турбины через радиальный зазор или через заднюю кромку лопатки ;

- заградительное охлаждение, при котором воздух через сис­тему щелей или отверстий выпускается на поверхность лопатки и создает пленку, защищающую лопатку от непосредственного со­прикосновения с горячими газами.

Второй способ обычно применяется в комбинации с первым

На рис. 6.10 показаны некоторые схемы организации охлажде­ния рабочих лопаток. (Охлаждение сопловых лопаток организуй­ся аналогично). Схемы 1 и 2 относятся к внутреннему конвективному охлаждению и различаются только тем, что в схеме 1 воздух течет по каналам, направ­ленным вдоль пера лопатки, а в схеме 2 организуется поперечное течение охладителя, позволяющее интенсифицировать охлаждение наиболее нагретых элементов лопаток и, в частности, их передних кромок. Схема 3 представляет пример комбинированного конвективно-пленочного охлаждения, при котором часть воздуха пропус­кается через отверстия в передней кромке, образуя “завесу” в этой части лопаток. Количество таких отверстий и их расположение могут быть различны. Перспективной является также схема 4, в которой оболочка лопатки выполняется перфорированной со множеством отверстий или изготавливается из пористого материала, что позволяет осуществить пропуск охлаждающего воздуха через поры на всю омываемую газовым потоком поверхность лопатки (проникающее или пористое охлаждение).