Amélioration des performances des conduits de transition aérospatiaux grâce à des alliages de pointe résistants à la chaleur

Section de transition : le pont clé reliant la chambre de combustion et la turbine

La forme de la section de transition est généralement celle d'un tube à changement progressif. Sa section transversale augmente progressivement du compresseur à la chambre de combustion. En effet, la vitesse et la pression du flux d'air à la sortie du compresseur sont élevées et il est nécessaire de réduire la vitesse du flux d'air en augmentant la section transversale afin que le flux d'air puisse être mieux mélangé au carburant et brûlé de manière stable dans la chambre de combustion. Sa longueur varie en fonction de la conception globale et des exigences de performance de la turbine à gaz. D'une manière générale, sa conception en longueur doit tenir compte de la transition uniforme du flux d'air et de la minimisation des pertes de pression.

Étant donné que la section de transition doit résister à des températures et des pressions élevées, en particulier la section de transition de la sortie de la chambre de combustion à la turbine, elle doit faire face au décapage des gaz de combustion à haute température. Par conséquent, elle utilise généralement des matériaux d'alliage résistants aux hautes températures, tels que des alliages à base de nickel. En termes de processus de fabrication, une technologie de moulage de précision peut être utilisée pour garantir que sa surface interne est lisse et réduire la résistance au frottement du flux d'air. Dans le même temps, certaines sections de transition adopteront également la conception de canaux de refroidissement internes pour réduire la température des composants en introduisant de l'air de refroidissement pour assurer son intégrité structurelle et ses performances stables dans des environnements à haute température.

Lors de la transition du compresseur à la chambre de combustion, la fonction principale est d'ajuster la vitesse et la pression du flux d'air. La vitesse du flux d'air à la sortie du compresseur est élevée, tandis que la chambre de combustion nécessite un flux d'air à vitesse relativement faible pour assurer un mélange suffisant et une combustion stable du carburant et de l'air. La section de transition réduit la vitesse du flux d'air et la pression change en conséquence pour répondre aux exigences de l'entrée de la chambre de combustion grâce à sa section transversale qui change progressivement. De la chambre de combustion à la turbine, la section de transition doit permettre au gaz à haute température et à grande vitesse d'entrer uniformément dans la turbine pour garantir que la turbine puisse extraire efficacement l'énergie du gaz. 

La conception de la section de transition est essentielle pour assurer un flux d'air uniforme. Dans une turbine à gaz, le mélange du carburant et de l'air dans la chambre de combustion et le processus de travail du gaz dans la turbine nécessitent une distribution uniforme du flux d'air. Un flux d'air irrégulier peut entraîner des problèmes tels qu'une combustion incomplète, une surchauffe locale ou une force inégale sur les pales de la turbine. La section de transition guide le flux d'air pour qu'il s'écoule uniformément à travers des structures internes spéciales telles que des aubes directrices et des parois aux formes progressives, améliorant ainsi les performances et la fiabilité de l'ensemble du système de turbine à gaz.

La section de transition entre la chambre de combustion et la turbine affecte directement les performances de fonctionnement de la turbine. Si la section de transition ne peut pas guider uniformément le gaz à haute température dans la turbine, les aubes de la turbine seront soumises à des contraintes thermiques et mécaniques inégales. Cela réduira non seulement l'efficacité de la turbine, mais peut également endommager les aubes de la turbine et raccourcir la durée de vie de la turbine à gaz. De plus, la perte de pression dans la section de transition affectera également la pression du gaz à l'entrée de la turbine, affectant ainsi la capacité de travail de la turbine.