タービンディスク寿命解析 日本

タービンディスクは、航空エンジンのコア部品の1つです。タービンブレードを取り付けて固定し、動力を伝達するために使用される部品です。高温、高圧、高速環境で動作し、構造材料に対する要求は非常に高いです。航空エンジンは高精度の技術製品です。エンジンの推力対重量比を高め、ますます高まる航空機の性能要件を満たすために、その性能パラメータは絶えず向上しています。このような状況下で、タービンディスク材料に対する要求は高まり続けています。
タービンディスクはガスタービンの6つの主要部品の中で最上位に位置し、その安全性と耐久性はガスタービンにおいて特に重要な位置を占めています。タービンディスクは循環式です。
回数制限に加えて、使用時間にも制限があります。タービンディスクの寿命が重視される主な理由は、おそらく次のとおりです。
1.タービンディスクはサイズが大きく、重量が重く、高速です。現代のガスタービンのタービンディスクの最大速度での平均せん断応力は、
758MPa まで増加。多くのタービンディスク材料の降伏強度に近づくか、それを上回ります。
2.タービンディスクの製造品質は管理が難しい。現在、大量に使用されるタービンディスクは、XNUMXつのピースから鍛造され、複雑なプロセス手順を経ています。各ディスクの品質を安定させるには、各プロセスで安定したプロセスレベルを確保する必要があります。これは、特に一部の大規模な在庫では困難です。
3.タービンディスクは使用中に、媒体、温度、応力などの複雑な変化を受けます。特に軍用エンジンのタービンディスクの場合、この変化はランダムな特性を持ち、タービンディスクの寿命予測と制御に大きな困難をもたらします。
4.タービンディスク材料を長期間使用すると、構造が劣化します。現代のタービンディスク材料は、一般的に高温合金が選ばれています。これらの合金は、準安定第二相と炭化物によって強化されています。長期使用中に、高温応力老化により、第二相が凝集して成長し、炭化物が形状を変え、一部は有害な脆性相を析出するため、合金の強度と可塑性が全体的に低下します。
まとめると、一組の大きな矛盾が見られます。一方では、タービンディスクはガスタービンの中で特に重要な位置を占めているため、その寿命を正確に予測し、制御できなければなりません。他方では、タービンディスクの製造および使用プロセスには不安定、不確実、複雑、変化する要因が多く、その寿命を予測し、制御することは困難です。しかし、この一組の矛盾こそが、タービンディスクの寿命分析および予測研究作業の継続的かつ徹底的な発展を促進し、関連分野の発展を牽引しているのです。