Кольцевая камера сгорания GT50

Ключевые усовершенствования конструкции

Чтобы создать двигатель по-настоящему нового поколения, мы сосредоточились на трёх ключевых аспектах базовой конструкции камеры сгорания.

• Интегрированный сопловой аппарат турбины: Одним из наиболее значимых усовершенствований является непосредственная интеграция соплового аппарата турбины высокого давления (ТВД) в камеру сгорания в виде сварного узла. Это обеспечивает аэродинамически плавный переход для потока горячих газов и создаёт невероятно прочное и надёжное соединение.
• Усовершенствованная герметизация: Мы полностью переработали способ установки и уплотнения топливных форсунок в местах их прохода через корпус камеры сгорания. Это обеспечивает более плотную и надёжную герметизацию, что крайне важно для эффективности двигателя и безопасности.
• Усовершенствованные термомеханические характеристики: Камера сгорания нагревается до колоссальных температур, и управление тепловым расширением имеет первостепенное значение. Наша новая конструкция спроектирована так, чтобы более эффективно «дышать», расширяясь и сжимаясь внутри двигателя как в осевом, так и в радиальном направлениях, гарантируя структурную целостность при любых условиях эксплуатации.

Идеально отформованные кольца

Камера сгорания состоит из нескольких колец, каждое из которых отформовано из полос высококачественного никелевого сплава. Для создания новых профилей нам потребовалось изготовить совершенно новые комплекты роликовой формовочной оснастки для каждого внутреннего и наружного кольца. Они прошли закалку в соответствии со стандартами серийного производства для обеспечения долговечности и надёжности, гарантируя идеальную формовку каждого кольца.

На нашем первом демонстрационном образце мы выявили участки, где материал подвергался чрезмерной деформации или качество поверхности было не совсем идеальным. Новые технологические процессы устраняют эти недостатки, обеспечивая производство безупречно отформованных колец с чёткими и точными элементами профиля.

Прецизионная лазерная сварка

Соединение вальцованных полос в цельные кольца требует безупречных швов. Для прототипа двигателя вариант «достаточно хорошо» неприемлем. Теперь наши процессы лазерной сварки тщательно контролируются и стабильно выполняются так, чтобы обеспечить свойства основного металла в каждом сварном шве. Это обеспечивает исключительную усталостную и статическую прочность, гарантируя, что камера сгорания сможет выдерживать колоссальные эксплуатационные нагрузки.

Достижение идеальной формы и размера

После формовки и сварки кольца необходимо откалибровать с абсолютной точностью.

Для этого используется мощный эспандер. Мы создаем новый комплект инструментов типа «долька пирога» для этого станка. Каждый комплект инструментов вытачивается из крупной стальной заготовки, по краю которой вырезается окончательный профиль кольца. Затем весь инструмент разрезается на точные сегменты на электроэрозионном проволочно-вырезном станке. При протягивании конического штифта через центр эти «дольки» раздвигаются, растягивая кольцо камеры сгорания до идеально круглой формы и точно заданного диаметра.

Одновременно с этим плоская задняя стенка камеры сгорания формируется с помощью пуансона и матрицы. Мы зажимаем лист жаропрочного суперсплава между инструментами и прессуем его для придания точной формы, необходимой для установки топливных форсунок.

Уплотнение топливных форсунок

Одна из самых сложных задач — уплотнение 12 топливных форсунок в местах их входа в заднюю часть камеры сгорания. Для этого вокруг топливного коллектора устанавливается плавающая уплотнительная шайба, которая плотно прижимается к корпусу камеры сгорания специальными пружинными пластинами.

Команда усердно трудилась над штамповкой этих трёхмерных пружинных пластин из того же суперсплава. Затем эти компоненты привариваются к задней части камеры сгорания, обеспечивая необходимое пружинное усилие, чтобы гарантировать идеальное уплотнение каждого отдельного завихрителя и топливной форсунки.

Теперь, когда все эти производственные процессы разработаны и утверждены для новой кольцевой камеры сгорания GT50, мы официально перешли в режим производства. Команда изготавливает самый первый комплект деталей, которые будут собраны в прототип двигателя для его первого запуска позднее в этом году.