RU2770976C1 - Cooled nozzle blade of high-pressure turbine of turbojet engine with replaceable nose for bench tests - Google Patents

Cooled nozzle blade of high-pressure turbine of turbojet engine with replaceable nose for bench tests Download PDF

Info

Publication number
RU2770976C1
RU2770976C1 RU2021139535A RU2021139535A RU2770976C1 RU 2770976 C1 RU2770976 C1 RU 2770976C1 RU 2021139535 A RU2021139535 A RU 2021139535A RU 2021139535 A RU2021139535 A RU 2021139535A RU 2770976 C1 RU2770976 C1 RU 2770976C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
replaceable insert
insert
possibility
replaceable
Prior art date
Application number
RU2021139535A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Васильевна Поносова
Алексей Николаевич Шмырин
Сергей Владимирович Бажин
Сергей Иванович Фадеев
Original Assignee
АО "ОДК - Авиадвигатель"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by АО "ОДК - Авиадвигатель" filed Critical АО "ОДК - Авиадвигатель"
Priority to RU2021139535A priority Critical patent/RU2770976C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770976C1 publication Critical patent/RU2770976C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12Cooling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engine construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of aircraft engine construction, in particular to bench tests of a gas generator of an aircraft engine or a full-size aircraft engine; it is designed to measure parameters of working fluid behind a combustion chamber (at an inlet to a high-pressure turbine). In a cooled nozzle blade, a hollow perforated pen is made prefabricated, containing a blade and a replaceable insert, wherein the blade is made with two cavities with individual cooling systems, and the replaceable insert acts as an inlet edge of the blade with a ledge relatively to a blade profile, while it is made with an internal cavity and a built-in deflector with an individual cooling system, and a bracket is installed on the outer part of the replaceable insert. In addition, a rectangular groove is additionally made on the outer shelf of the blade with the possibility of installing the outer part of the replaceable insert into it, repeating its shape, and a blind centering hole is made on the inner shelf of the blade with the possibility of fixing a cylindrical protruding element located on the bottom of the replaceable insert in it. Additionally, the inlet edge of the replaceable insert contains at least five diffusers with the possibility of installing sensors in them and at least five outlet channels of sensor connection conductors.
EFFECT: invention provides an increase in the reliability and manufacturability of a cooled nozzle blade of a high-pressure turbine of a turbojet engine with a replaceable nose for bench tests, used in the preparation.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение, представляющее из себя двухкомпонентную охлаждаемую сопловую лопатку турбины высокого давления, относится к области авиадвигателестроения, в частности, к стендовым испытаниям газогенератора авиационного двигателя или полноразмерного авиационного двигателя, предназначено для измерения параметров рабочего тела за камерой сгорания (на входе в турбину высокого давления).The invention, which is a two-component cooled nozzle blade of a high-pressure turbine, relates to the field of aircraft engine building, in particular, to bench tests of an aircraft engine gas generator or a full-size aircraft engine, and is intended to measure the parameters of the working fluid behind the combustion chamber (at the inlet to the high-pressure turbine).

Процесс разработки новых аэродинамических технологий для турбины, а также процесс анализа работоспособности камеры (КС) сгорания в аспекте равномерности газового потока в окружном направлении, несмотря на активное вторжение в эту область численного эксперимента, продолжает основываться на экспериментальной проверке и отработке на испытательных стендах. Стендовые испытания газогенератора авиационного двигателя или полноразмерного авиационного двигателя включают в себя измерения параметров газового потока при помощи датчиков. Процесс установки датчиков в проточной части, сопровождающийся их креплением на поверхностях лопатки и дальнейшим выводом проводников подключения, называется препарированием. Для этого традиционно используются литые лопатки типовой конструкции, доработанные под постановку приемников давления и температуры. Датчики устанавливают в штампованных или точёных диффузорах, закреплённых на лопатке, а вывод проводников подключения датчиков закрывается фольговыми накладками.The process of developing new aerodynamic technologies for the turbine, as well as the process of analyzing the performance of the combustion chamber (CC) in terms of the uniformity of the gas flow in the circumferential direction, despite the active intrusion into this area of numerical experiment, continues to be based on experimental verification and testing on test benches. Bench testing of an aircraft engine gas generator or a full-size aircraft engine involves measuring gas flow parameters using sensors. The process of installing sensors in the flow path, accompanied by their attachment to the surfaces of the blade and the further withdrawal of the connection conductors, is called preparation. For this, cast blades of a standard design are traditionally used, modified for the installation of pressure and temperature receivers. The sensors are installed in stamped or turned diffusers fixed on the blade, and the output of the sensor connection conductors is closed with foil overlays.

В существующем способе препарирования сопловых лопаток турбины имеется ряд проблем:There are a number of problems in the existing method for preparing turbine nozzle blades:

-длительность цикла традиционной технологии изготовления литых лопаток (литье, штатная механическая обработка, доработка лопатки под препарирование);- the duration of the cycle of the traditional technology for the manufacture of cast blades (casting, regular machining, refinement of the blade for preparation);

-нарушается геометрия профиля лопатки, нарушается обтекание;- the geometry of the blade profile is violated, the flow is disturbed;

-доработка лопаток под препарирование (зачистка покрытий, механическая доработка под раскрепление и вывод проводников) существенно снижает прочность лопаток;- completion of the blades for preparation (cleaning of coatings, mechanical refinement for unfastening and removal of conductors) significantly reduces the strength of the blades;

-нарушается система охлаждения препарированных лопаток;- the cooling system of the prepared blades is broken;

-надежность существующего препарирования низкая;- the reliability of the existing preparation is low;

-как правило, препарированных лопаток хватает на одно полноразмерное испытание.- as a rule, prepared shoulder blades are enough for one full-size test.

Хорошей альтернативой традиционному способу препарирования являются аддитивные технологии, которые позволяют изготовить сопловые лопатки практически любой геометрии, и избавиться от лишних технологических операций, например, в виде ручного создания фольговых накладок препарирования. Кроме того, монолитная геометрия сопловой лопатки, получаемая при помощи данной технологии, позволяет избавиться от утечек, которые невозможно смоделировать и учесть при разработке.A good alternative to the traditional method of preparation are additive technologies that make it possible to manufacture nozzle blades of almost any geometry and get rid of unnecessary technological operations, for example, in the form of manual creation of foil preparation overlays. In addition, the monolithic geometry of the nozzle vane, obtained using this technology, allows you to get rid of leaks that cannot be modeled and taken into account during development.

Известна конструкция лопатки соплового аппарата (патент SU 1036090, МПК F01D 9/02, опубл. 10.12.2005) содержащая полое перфорированное перо, термопары, установленные в его отверстиях, и снабженные цилиндрическими экранами. С целью повышения точности измерений, отверстия выполнены в зоне входной кромки пера, термопары снабжены трубками, имеющими выступающие над ее поверхностью участки, а экраны размещены эксцентрично последним и закреплены на пере.A well-known design of the blade of the nozzle apparatus (patent SU 1036090, IPC F01D 9/02, publ. 10.12.2005) containing a hollow perforated pen, thermocouples installed in its holes, and equipped with cylindrical screens. In order to increase the accuracy of measurements, the holes are made in the area of the input edge of the pen, the thermocouples are equipped with tubes with sections protruding above its surface, and the screens are placed eccentrically last and fixed on the pen.

Известна конструкция пера лопатки (патент GB2452026A, МПК F01D17/02; F01D5/14; G01F1/46, опубл. 05.05.2010), аддитивно изготовленная со встроенными каналами для вывода препарирования и встроенными местами под установку датчиков давления и/или температуры непосредственно на поверхности. Перо предназначено для установки в газотурбинный двигатель, в том числе на экспериментальную установку. Предложен метод определения температуры продуктов сгорания путём отбора образца газа со входной кромки сопловой лопатки по трубкам, охлаждаемым в полостях лопатки и далее в системе отбора, и подачи образца газа в анализатор. Анализ отобранного газа подразумевает определение концентрации одного и более его компонентов. По значению концентрации и данным о составе и параметрах топлива и воздуха, вычисляется температура продуктов сгорания в области отбора образца.A well-known design of the blade feather (patent GB2452026A, IPC F01D17 / 02; F01D5 / 14; G01F1 / 46, publ. 05.05.2010), additively made with built-in channels for the preparation output and built-in places for installing pressure and / or temperature sensors directly on the surface . The pen is intended for installation in a gas turbine engine, including an experimental setup. A method is proposed for determining the temperature of combustion products by taking a gas sample from the leading edge of the nozzle blade through tubes cooled in the cavities of the blade and further in the sampling system, and feeding the gas sample to the analyzer. Sampled gas analysis involves determining the concentration of one or more of its components. Based on the concentration value and data on the composition and parameters of the fuel and air, the temperature of the combustion products in the sampling area is calculated.

Недостатком известной конструкции является отсутствие системы охлаждения, что накладывает ограничение на температурный диапазон применения изделия.The disadvantage of the known design is the lack of a cooling system, which imposes a limitation on the temperature range of the product.

Наиболее близкой по технической сущности и выбранной за прототип является конструкция лопатки (патент RU 2740069, МПК F01D 25/12, F01D 5/18, опубл. 31.12.2020), содержащая перфорированные наружную и внутреннюю полку, полое перфорированное перо, полость с возможностью установки дефлектора.The closest in technical essence and selected for the prototype is the design of the blade (patent RU 2740069, IPC F01D 25/12, F01D 5/18, publ. 12/31/2020), containing a perforated outer and inner shelf, a hollow deflector.

Недостатками известной конструкции являются все те проблемы, которые свойственны для препарирования лопаток, изготавливаемых традиционным методом (литьем), указанные выше.The disadvantages of the known design are all the problems that are typical for the preparation of blades made by the traditional method (casting), as mentioned above.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения и не может быть реализовано при использовании прототипа, является:The technical problem, the solution of which is provided by the implementation of the proposed invention and cannot be implemented using the prototype, is:

-отсутствие возможности разделения процесса сборки сопловых лопаток в сопловой аппарат (СА) и процесса препарирования, что значительно увеличивает время на проведение данных работ, снижает качество препарирования из-за неудобства работы с крупногабаритными сборочными единицами;- the lack of the possibility of separating the process of assembling nozzle blades into a nozzle apparatus (SA) and the preparation process, which significantly increases the time for carrying out these works, reduces the quality of preparation due to the inconvenience of working with large-sized assembly units;

-отсутствие возможности замены датчиков измерения температуры, вышедших из строя в процессе испытания или по причине необходимости дополнительных измерений, не разбирая СА;- the inability to replace temperature sensors that failed during the test or due to the need for additional measurements without disassembling the SA;

-отсутствие возможности сохранить материальную часть (комплект литых сопловых лопаток) для использования при эксплуатации двигателей.- the inability to save the material part (a set of cast nozzle blades) for use in the operation of engines.

Технической задачей предлагаемого изобретения является возможность замены элемента лопатки (вставки), имитирующего входную кромку с установленными датчиками, а также возможность вывода проводников подключения датчиков через внутренний канал вставки и возможность раскрепления и спая проводников непосредственно на съемном элементе независимо от общей конструкции изделия.The technical objective of the invention is the possibility of replacing the element of the blade (insert), simulating the input edge with installed sensors, as well as the possibility of outputting conductors for connecting sensors through the internal channel of the insert and the possibility of unfastening and soldering the conductors directly on the removable element, regardless of the overall design of the product.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надёжности и технологичности, используемой при препарировании сопловой лопатки.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability and manufacturability used in the preparation of the nozzle blade.

Технический результат достигается тем, что охлаждаемая сопловая лопатка турбины высокого давления турбореактивного двигателя со сменной носовой частью для стендовых испытаний, содержащая полое перфорированное перо с возможностью установки дефлекторов, перфорированные наружную и внутреннюю полку, согласно изобретению, полое перфорированное перо выполнено сборным, содержащим лопатку и сменную вставку, причем лопатка выполнена с двумя полостями с индивидуальными системами охлаждения, а сменная вставка выполняет роль входной кромки лопатки с обеспечением уступа по потоку по отношению к профилю лопатки, при этом она выполнена с внутренней полостью и встроенным дефлектором с индивидуальной системой охлаждения, а на наружной части сменной вставки установлен кронштейн, кроме того дополнительно на наружной полке лопатки выполнен прямоугольный паз с возможностью установки в него наружной части сменной вставки, повторяющей его форму, а на внутренней полке лопатки выполнено глухое центровочное отверстие, с возможностью фиксации в нем выступающего элемента цилиндрической формы, расположенного на нижней части сменной вставки, дополнительно входная кромка сменной вставки содержит не менее пяти диффузоров с возможностью установки в них датчиков и содержит не менее пяти каналов вывода проводников подключения датчиков.The technical result is achieved by the fact that a cooled nozzle blade of a high-pressure turbine of a turbojet engine with a replaceable nose for bench tests, containing a hollow perforated feather with the possibility of installing deflectors , a perforated outer and inner shelf, according to the invention, a hollow perforated feather is made prefabricated, containing a blade and a replaceable insert, and the blade is made with two cavities with individual cooling systems, and the replaceable insert acts as the leading edge of the blade with a step in the flow in relation to the profile of the blade, while it is made with an internal cavity and a built-in deflector with an individual cooling system, and on the outer part of the replaceable insert, a bracket is installed, in addition, a rectangular groove is made on the outer shelf of the blade with the possibility of installing the outer part of the replaceable insert in it, repeating its shape, and on the inner shelf of the blade there is a blind centering a hole with the possibility of fixing in it a protruding element of a cylindrical shape located on the lower part of the replaceable insert; additionally, the input edge of the replaceable insert contains at least five diffusers with the possibility of installing sensors in them and contains at least five channels for the output of conductors for connecting sensors.

Как результат, в предлагаемом изобретении, в отличии от прототипа, внутри пера сопловой лопатки организованы три полости (передняя-полость сменной вставки, средняя и задняя – полости в лопатке) с индивидуальными системами охлаждения. В переднюю (полость вставки) и среднюю полости интегрированы дефлекторы, для охлаждения задней полости используется традиционная системами охлаждения (установка штатного дефлектора). Это увеличивает надёжность, позволяет эффективно охлаждать лопатку, исключает прогары при проведении испытаний в условиях высоких температур.As a result, in the proposed invention, in contrast to the prototype, three cavities are organized inside the airfoil of the nozzle blade (the front cavity of the replaceable insert, the middle and rear cavity in the blade) with individual cooling systems. Deflectors are integrated into the front (insertion cavity) and middle cavities, traditional cooling systems are used to cool the rear cavity (installation of a standard deflector). This increases reliability, allows effective cooling of the blade, and eliminates burnouts during testing at high temperatures.

Размеры профильной части вставки превышают (незначительно) габариты профиля лопатки обеспечивая уступ между профилями. Это позволяет избежать нерасчетного обтекания лопатки в целом в случае неблагоприятного стечения допусков при изготовлении лопатки и вставки.The dimensions of the profile part of the insert exceed (slightly) the dimensions of the blade profile, providing a ledge between the profiles. This makes it possible to avoid off-design flow around the blade as a whole in the event of an unfavorable combination of tolerances in the manufacture of the blade and insert.

Дополнительно в лопатке предусмотрен прямоугольный паз на наружной полке и глухое отверстие на внутренней полке для установки и фиксации сменной вставки, при этом наружная часть вставки повторяет форму паза в лопатке и форму проточной части наружной полки лопатки, а нижняя часть вставки содержит точный, выступающий элемент цилиндрической формы с заходной фаской для фиксации в лопатке. Кроме этого нижняя торцевая часть вставки повторяет форму внутренней полки лопатки, а входная кромка вставки имеет максимально обтекаемую форму. Все это позволяет обеспечить расчётное обтекание и тепловое состояние профиля сборной сопловой лопатки при стендовых испытаниях газогенератора авиационного двигателя или полноразмерного авиационного двигателя.Additionally, the blade has a rectangular groove on the outer shelf and a blind hole on the inner shelf for installing and fixing a replaceable insert, while the outer part of the insert repeats the shape of the groove in the blade and the shape of the flow path of the outer shelf of the blade, and the lower part of the insert contains a precise, protruding element of the cylindrical forms with lead-in chamfer for fixation in the blade. In addition, the lower end part of the insert repeats the shape of the inner shelf of the blade, and the leading edge of the insert has the most streamlined shape. All this makes it possible to provide the calculated flow around and the thermal state of the profile of the prefabricated nozzle blade during bench tests of the gas generator of an aircraft engine or a full-size aircraft engine.

Дополнительно на входной кромке вставки расположено не менее пяти диффузоров, выполненных зацело с профилем вставки. За счет интеграции диффузоров в дефлектор получен изолированный от охлаждающей полости вставки канал, позволяющий разместить датчики, например, приёмники давления, термопары и др. для измерения параметров, например, полного давления, полной температуры и др. Additionally, at least five diffusers are located on the inlet edge of the insert, made integral with the insert profile. Due to the integration of diffusers into the deflector, a channel isolated from the cooling cavity of the insert was obtained, which makes it possible to place sensors, for example, pressure receivers, thermocouples, etc. to measure parameters, for example, total pressure, total temperature, etc.

Учитывая ограниченные габариты внутренней полости вставки, изменен способ установки датчиков. Датчики возможно установить только изнутри. Для этого во встроенных диффузорах организован обратный уступ, который позволяет зафиксировать точку замера. На заднем торце вставки выполнен вертикальный паз на всю высоту профиля лопатки через который осуществляется постановка датчиков. В качестве изоляции от набегающего потока применяется керамическая насадка на провода спая, закрепленная на цемент в диффузоре изнутри. После препарирования вертикальный паз заполняется цементом для исключения попадания набегающего потока внутрь вставки.Taking into account the limited dimensions of the internal cavity of the insert, the method of installing the sensors has been changed. Sensors can only be installed from the inside. For this purpose, a reverse ledge is organized in the built-in diffusers, which allows you to fix the measuring point. At the rear end of the insert, a vertical groove is made for the entire height of the blade profile through which the sensors are installed. As isolation from the oncoming flow, a ceramic nozzle is used on the junction wires, fixed to the cement in the diffuser from the inside. After preparation, the vertical groove is filled with cement to prevent the incoming flow from entering the insert.

Дополнительно в наружную часть вставки интегрирован кронштейн для вывода, спая и раскрепления проводников от термопар или приемников давления. Наличие кронштейна позволяет изолироваться от основной конструкции СА. Площадь рабочей части кронштейна напрямую зависит от количества замеров на входной кромке вставки, а также от потребности в спае.Additionally, a bracket is integrated into the outer part of the insert for the output, soldering and unfastening of conductors from thermocouples or pressure receivers. The presence of the bracket allows you to isolate from the main structure of the SA. The area of the working part of the bracket directly depends on the number of measurements on the input edge of the insert, as well as on the need for a solder joint.

Размещение проводников от датчиков из диффузоров внутри охлаждаемой вставки позволяет защитить проводники от воздействия внешней среды с высокой температурой, что снижает вероятность выхода их из строя при испытаниях. Размещение проводников подключения датчиков внутри вставки также позволяет исключить их размещение в проточной части, обеспечивая расчётное обтекание профиля сопловой лопатки и корректное функционирование системы охлаждения, исключая прогары. Placing conductors from sensors from diffusers inside a cooled insert allows protecting the conductors from the effects of an external environment with a high temperature, which reduces the likelihood of their failure during testing. The placement of the sensor connection conductors inside the insert also makes it possible to exclude their placement in the flow path, ensuring the calculated flow around the nozzle blade profile and the correct functioning of the cooling system, excluding burnouts.

На фиг. 1 - изображён главный вид на сопловую лопатку со сменной входной кромкой-вставкой.In FIG. 1 - shows the main view of the nozzle vane with a replaceable input edge-insert.

На фиг. 2 - изображён вид сверху с сечением пера сопловой лопатки и вставки.In FIG. 2 - a top view with a section of the feather of the nozzle blade and insert is shown.

На фиг. 3 - изображен вид сзади на вставку с локальным разрезом в области перехода профиля вставки к кронштейну с изображением интегрированного охлаждаемого дефлектора.In FIG. 3 is a rear view of the insert with a local cut in the area of the transition of the insert profile to the bracket with an image of an integrated cooled deflector.

Охлаждаемая сопловая лопатка (без позиции) турбины высокого давления турбореактивного двигателя, состоит из собственно лопатки 1 и сменной, съемной вставки 2. The cooled nozzle blade (without position) of the high-pressure turbine of a turbojet engine consists of the actual blade 1 and a replaceable, removable insert 2.

Лопатка 1 включает в себя перфорированные наружную 6 и внутреннюю 7 полки и перо (без позиции), в котором реализованы две полости: средняя 4 и задняя 5. Полость 4 включает в себя интегрированный дефлектор 11. Полость 5 выполнена с возможностью установки в нее дефлектора штатной литой лопатки. В лопатке 1 предусмотрен прямоугольный паз 8 на наружной полке 6 и глухое отверстие 9 на полке внутренней 7 для установки и фиксации сменной вставки 2.Blade 1 includes perforated outer 6 and inner 7 shelves and a blade (without position), in which two cavities are implemented: middle 4 and rear 5. Cavity 4 includes an integrated deflector 11. Cavity 5 is made with the possibility of installing a standard deflector in it. cast blade. The blade 1 has a rectangular groove 8 on the outer shelf 6 and a blind hole 9 on the inner shelf 7 for installing and fixing the replaceable insert 2.

В переднюю полость 3 вставки 2 интегрирован дефлектор 10.A deflector 10 is integrated into the front cavity 3 of the insert 2.

В каждой из полостей 3, 4 и 5 организованы индивидуальные системы охлаждения (без позиции), включающие в себя: способ подвода охлаждающего воздуха, дефлектор и отверстия в пере лопатки. В переднюю полость 3 вставки охлаждающий воздух подводится сверху через двухстороннюю щель 26, распределяется в полости 25 и выпускается в отверстия перфорации 18 вставки 2. Охлаждение полостей 4, 5 и полок 6, 7 происходит аналогично охлаждению профиля и полок литой лопатки с выходом охлаждающего воздуха в отверстия перфорации 16.In each of the cavities 3, 4 and 5, individual cooling systems (without a position) are organized, including: a method for supplying cooling air, a deflector and holes in the blade blade. In the front cavity 3 of the insert, cooling air is supplied from above through a two-sided slot 26, distributed in the cavity 25 and released into the perforations 18 of the insert 2. Cooling of the cavities 4, 5 and shelves 6, 7 occurs similarly to the cooling of the profile and shelves of the cast blade with perforation holes 16.

Наружная часть 12 вставки 2 повторяет форму прямоугольного паза 8 лопатки 1. Поверхность 20 повторяет форму проточной части наружной полки 6 лопатки 1, а нижняя часть (без позиции) вставки 2 содержит выступающий элемент 13 цилиндрической формы с заходной фаской (без позиции) для фиксации в глухом центровочном отверстии 9 лопатки 1. Кроме этого нижняя торцевая поверхность 21 вставки 2 повторяет форму внутренней полки 7 лопатки 1, а входная кромка 14 вставки 2 имеет максимально обтекаемую форму.The outer part 12 of the insert 2 repeats the shape of the rectangular groove 8 of the blade 1. The surface 20 repeats the shape of the flow part of the outer shelf 6 of the blade 1, and the lower part (without position) of the insert 2 contains a protruding element 13 of a cylindrical shape with a lead-in chamfer (without position) for fixing in blind centering hole 9 of the blade 1. In addition, the lower end surface 21 of the insert 2 repeats the shape of the inner shelf 7 of the blade 1, and the leading edge 14 of the insert 2 has the most streamlined shape.

На входной кромке 14 вставки 2 интегрированы не менее пяти диффузоров 15, реализованных, например, в виде цилиндрических экранов, с равным шагом по высоте, в которых с двух сторон выполнены отверстия 23 для сброса набегающего потока. Диффузоры 15, выполнены с возможностью установки в них датчиков, например, приёмников давления, термопар и др., для этого диффузоры 15 выполнены с обратным уступом 24. At the inlet edge 14 of the insert 2, at least five diffusers 15 are integrated, implemented, for example, in the form of cylindrical screens with equal height pitch, in which holes 23 are made on both sides to discharge the oncoming flow. Diffusers 15 are made with the possibility of installing sensors in them, for example, pressure receivers, thermocouples, etc., for this, diffusers 15 are made with a reverse ledge 24.

А на заднем торце вставки 2, прилегающем к переднему торцу 19 лопатки 1 выполнен вертикальный паз 17 на всю высоту профиля.And on the rear end of the insert 2, adjacent to the front end 19 of the blade 1, a vertical groove 17 is made for the entire height of the profile.

В наружную часть вставки 2 интегрирован кронштейн 22 для вывода, спая и раскрепления проводников от термопар или приемников давления.Bracket 22 is integrated into the outer part of insert 2 for the output, soldering and unfastening of conductors from thermocouples or pressure receivers.

Описанная сопловая лопатка предназначена для измерения параметров набегающего потока за камерой сгорания (на входе в турбину высокого давления) в стендовых испытаниях газогенератора или полноразмерного двигателя, а также на экспериментальных установках. Вставка 2 препарируется приёмниками давления и/или датчиками термопар для определения полного давления и/или полной температуры, установка которых происходит при помощи вспомогательных растворов, позволяющих закрепить как датчики, так и проводники их подключения. Процесс препарирования вставки разделен от процесса сборки газогенератора. Уже препарированные вставки устанавливаются на газогенератор непосредственно на испытательном стенде через пазы в корпусной детали, повторяющие форму прямоугольного паза 8 лопатки 1.The described nozzle blade is designed to measure the parameters of the oncoming flow behind the combustion chamber (at the inlet to the high-pressure turbine) in bench tests of a gas generator or a full-size engine, as well as in experimental facilities. Insert 2 is prepared with pressure gauges and/or thermocouple transducers for total pressure and/or total temperature, which are set using auxiliary solutions that allow both transducers and their connection wires to be fixed. The insert preparation process is separated from the gas generator assembly process. Already prepared inserts are installed on the gas generator directly on the test stand through the grooves in the body part, repeating the shape of the rectangular groove 8 of the blade 1.

Лопатка 1 и вставка 2 изготовлены по аддитивной технологии методом лазерного спекания. Blade 1 and insert 2 are made using additive technology by laser sintering.

Лопатки со вставками и препарированием успешно прошли 3 испытания в составе газогенератора, обеспечив качественное измерение температуры поля газа за КС во всех режимах. Конструкция позволила поменять вставки на газогенераторе, не снимая его со стенда. Blades with inserts and preparations successfully passed 3 tests as part of a gas generator, providing high-quality measurement of the temperature of the gas field behind the combustor in all modes. The design made it possible to change the inserts on the gas generator without removing it from the stand.

Предлагаемое изобретение с вышеуказанными отличительными признаками позволяет повысить надёжность и технологичность, используемой при препарировании охлаждаемой сопловой лопатки турбины высокого давления турбореактивного двигателя со сменной носовой частью для стендовых испытаний.The present invention with the above distinctive features makes it possible to increase the reliability and manufacturability used in the preparation of a cooled nozzle blade of a high-pressure turbine of a turbojet engine with a replaceable nose for bench tests.

Claims (1)

Охлаждаемая сопловая лопатка турбины высокого давления турбореактивного двигателя со сменной носовой частью для стендовых испытаний, содержащая полое перфорированное перо с возможностью установки дефлекторов и перфорированные наружную и внутреннюю полки, отличающаяся тем, что полое перфорированное перо выполнено сборным, содержащим лопатку и сменную вставку, причем лопатка выполнена с двумя полостями с индивидуальными системами охлаждения, а сменная вставка выполняет роль входной кромки лопатки с обеспечением уступа по потоку по отношению к профилю лопатки, при этом она выполнена с внутренней полостью и встроенным дефлектором с индивидуальной системой охлаждения, а на наружной части сменной вставки установлен кронштейн, кроме того дополнительно на наружной полке лопатки выполнен прямоугольный паз с возможностью установки в него наружной части сменной вставки, повторяющей его форму, а на внутренней полке лопатки выполнено глухое центровочное отверстие с возможностью фиксации в нем выступающего элемента цилиндрической формы, расположенного на нижней части сменной вставки, дополнительно входная кромка сменной вставки содержит не менее пяти диффузоров с возможностью установки в них датчиков и не менее пяти каналов вывода проводников подключения датчиков.A cooled nozzle blade of a high-pressure turbine of a turbojet engine with a replaceable nose for bench tests, containing a hollow perforated feather with the possibility of installing deflectors and perforated outer and inner shelves, characterized in that the hollow perforated airfoil is made prefabricated, containing a blade and a replaceable insert, and the blade is made with two cavities with individual cooling systems, and the replaceable insert acts as the leading edge of the blade, providing a step downstream in relation to the blade profile, while it is made with an internal cavity and a built-in deflector with an individual cooling system, and a bracket is installed on the outer part of the replaceable insert, in addition, a rectangular groove is made on the outer shelf of the blade with the possibility of installing the outer part of the replaceable insert in it, repeating its shape, and on the inner shelf of the blade there is a blind centering hole with the possibility of fixing in it a protruding element of a cylindrical shape, located on the lower part of the replaceable insert, in addition, the input edge of the replaceable insert contains at least five diffusers with the possibility of installing sensors in them and at least five channels for outputting conductors for connecting sensors.
RU2021139535A 2021-12-29 2021-12-29 Cooled nozzle blade of high-pressure turbine of turbojet engine with replaceable nose for bench tests RU2770976C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021139535A RU2770976C1 (en) 2021-12-29 2021-12-29 Cooled nozzle blade of high-pressure turbine of turbojet engine with replaceable nose for bench tests

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021139535A RU2770976C1 (en) 2021-12-29 2021-12-29 Cooled nozzle blade of high-pressure turbine of turbojet engine with replaceable nose for bench tests

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770976C1 true RU2770976C1 (en) 2022-04-25

Family

ID=81306390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021139535A RU2770976C1 (en) 2021-12-29 2021-12-29 Cooled nozzle blade of high-pressure turbine of turbojet engine with replaceable nose for bench tests

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770976C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4595298A (en) * 1985-05-01 1986-06-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Temperature detection system for use on film cooled turbine airfoils
RU53724U1 (en) * 2006-01-30 2006-05-27 Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") COOLED GAS TURBINE SHOULDER BLADE
GB2452026A (en) * 2007-07-27 2009-02-25 Assystem Aerofoil or instrumentation rake with integrally formed instrumentation elements
RU2715464C2 (en) * 2015-11-19 2020-02-28 Сафран Хеликоптер Энджинз Blade equipped with cooling system, corresponding guiding nozzle unit and gas turbine engine
RU2740069C1 (en) * 2017-12-01 2020-12-31 Сименс Энерджи, Инк. Soldered heat transfer element for cooled components of turbine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4595298A (en) * 1985-05-01 1986-06-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Temperature detection system for use on film cooled turbine airfoils
RU53724U1 (en) * 2006-01-30 2006-05-27 Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") COOLED GAS TURBINE SHOULDER BLADE
GB2452026A (en) * 2007-07-27 2009-02-25 Assystem Aerofoil or instrumentation rake with integrally formed instrumentation elements
RU2715464C2 (en) * 2015-11-19 2020-02-28 Сафран Хеликоптер Энджинз Blade equipped with cooling system, corresponding guiding nozzle unit and gas turbine engine
RU2740069C1 (en) * 2017-12-01 2020-12-31 Сименс Энерджи, Инк. Soldered heat transfer element for cooled components of turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220128317A1 (en) Heat Exchanger and Leak Detection System
US20180045056A1 (en) Impingement system for an airfoil
Koupper Unsteady multi-component simulations dedicated to the impact of the combustion chamber on the turbine of aeronautical gas turbines
US20180038241A1 (en) Borescope plug
RU2770976C1 (en) Cooled nozzle blade of high-pressure turbine of turbojet engine with replaceable nose for bench tests
Barringer et al. Developing a combustor simulator for investigating high pressure turbine aerodynamics and heat transfer
Liu et al. Comparison of 3D unsteady transient conjugate heat transfer analysis on a high pressure cooled turbine stage with experimental data
Sperling et al. Variation of cooling mass flow rate and its effect on unsteady aerodynamic and heat transfer performance of a rotating turbine stage
RU2767580C1 (en) Cooled nozzle blade of a high-pressure turbine of a turbojet engine
Mersinligil et al. High-temperature high-frequency turbine exit flow field measurements in a military engine with a cooled unsteady total pressure probe
Dyson et al. Evaluation of CFD simulations of film cooling performance in the showerhead region of a turbine vane including conjugate effects
Mathison et al. Aerodynamics and Heat Transfer for a Cooled One and One-Half Stage High-Pressure Turbine: Part I—Vane Inlet Temperature Profile Generation and Migration
CN115356115B (en) Layout method for mainstream flow field fine test in core machine environment
Albert Experimental simulation and mitigation of contaminant deposition on film cooled gas turbine airfoils
EP3822455B1 (en) Airfoil with ribs defining shaped cooling channel
McClintic Experimental investigation of overall effectiveness and coolant jet interactions on a fully cooled C3X turbine vane
Göttlich et al. Adaptation of a transonic test turbine facility for experimental investigation of aggressive intermediate turbine duct flows
Polanka et al. Turbine tip and shroud heat transfer and loading: Part A—Parameter effects including reynolds number, pressure ratio, and gas to metal temperature ratio
Kathiravan et al. Numerical investigation of flow and heat transfer in gas turbine serpentine passage cooling and comparison with experimental data
Parker et al. A modular transonic turbine cascade for cooled rotor metal effectiveness investigations
EP3656983A1 (en) Thermal gradient reducing device for gas turbine engine component
Monge-Concepción et al. Evaluating the effect of vane trailing edge flow on turbine rim sealing
EP4112886A1 (en) In-flight measured propulsion mass flow and thrust on aircraft
Haldeman et al. Fully-Cooled Single Stage HP Transonic Turbine: Part I—Influence of Cooling Mass Flow Variations and Inlet Temperature Profiles on Blade Internal and External Aerodynamics
RU2252406C1 (en) Method for testing gas-turbine engine