Ich versuche zu verstehen, wie häufig Schaufeln von Turbinentriebwerken mit heißem Abschnitt ausgetauscht werden. Ist das eine Berechnung nach Flugstunden, Material, Motorgröße oder vielleicht etwas anderem?
Entschuldigen Sie, wenn dies eine offensichtliche Frage ist, führen Sie einige Recherchen für die Arbeit durch und haben Sie keine Vorkenntnisse in diesem Bereich.
Vielen Dank.
Es gibt zwei primäre Arten des Versagens von Turbinenschaufeln, die vorhergesagt werden können und daher verwendet werden, um die Lebensdauer von Turbinenschaufeln zu bestimmen, bei der sie ersetzt werden müssen.
Einer heißt "Kriechen" . Der Wikipedia-Artikel beschreibt den grundlegenden Mechanismus. Die Lebensdauer der Klinge ist lediglich eine Funktion der "Zeit bei Temperatur". Wenn die Laufschaufeln eine Flugzeit oberhalb der kritischen Materialtemperaturgrenzen erfahren, sammelt sich ein Teil der Kriechermüdung an. Die gesamte (kumulative) Menge der Bachermüdung wird verfolgt, und wenn die Klinge diese Grenze erreicht, wird sie entfernt und durch neue Klingen ersetzt. Die Art des Algorithmus, der zur Messung der Kriechlebensdauer verwendet wird, wird als Robinson-Regel bezeichnet und sieht folgendermaßen aus (wobei c1, c2 und c3 Koeffizienten sind, die sich auf den relativen Schaden beziehen, der bei den zugehörigen Temperaturen auftritt):
Akkumulierte Gesamtlebensdauer = c1 x Zeit über T1 Grad + c2 x Zeit über T2 Grad + c3 x Zeit über T3 Grad.
Typischerweise hat jede Stufe in der Turbine ihre eigene Lebensdauer. (Jede Klinge auf der gleichen Stufe wird nicht einzeln überwacht und gewartet, sondern sie werden als Satz ersetzt.)
Ein weiterer Ausfallmodus ist die Ermüdung bei niedrigen Zyklen. Dies wird durch Änderungen der Zentrifugalspannung verursacht, die durch Drehzahländerungen von Drosselzyklen verursacht werden. Wenn der Pilot den Gashebel um einen erheblichen Betrag bewegt, treten große Spannungsänderungen auf. Diese bewirken, dass sich das Klingenmaterial so verhält, als würde man einen Draht in Ihren Fingern hin und her biegen, damit er bricht (Sie brechen ihn nicht, indem Sie ihn nur einmal biegen oder stark an beiden Enden ziehen). LCF-Leben werden auf ähnliche Weise wie Kriechen gezählt, aber anstatt die Zeit zu zählen, die über einer Temperaturgrenze verbracht wird, werden Drosselzyklen gezählt. Ein Drosselzyklus kann als Änderung der Drehzahl von einem bestimmten Wert zu einem anderen definiert werden.
Wenn der Motor modern ist, würde die elektronische Steuerung die verbrauchten Kriech- und LCF-Leben zählen. Wenn das Triebwerk alt ist und nur über eine hydromechanische Steuerung verfügt, führt der Triebwerkshersteller eine Analyse der erwarteten Flugart des Flugzeugs durch und bestimmt die Lebensdauergrenzen in Form von Flugstunden. Sie werden regelmäßig versuchen zu bestätigen, wie das Flugzeug tatsächlich geflogen wird und ob die Flugzeit vor dem Austausch verkürzt werden muss oder verlängert werden kann. Im Allgemeinen ist entweder die Kriechlebensdauer oder die LCF-Lebensdauer viel kürzer als die andere, sodass nur ein Fehlermodus für jede Triebwerksstufe verfolgt wird.
Dieses Dokument enthält eine gute Beschreibung der Ausfallarten von Turbinenschaufeln und wie sie überwacht werden. Ich bezweifle, dass Sie Informationen über tatsächliche Leben erhalten, die wahrscheinlich dem Motorenhersteller gehören. Die einzigen Informationen, die Sie möglicherweise finden, beziehen sich wahrscheinlich auf sehr alte Motoren, die sie nicht mehr interessieren. Wenn Sie jedoch Glück haben, finden Sie möglicherweise einige Zahlen, die in Flugzeugunfallberichten des NTSB oder anderer Länder im Zusammenhang mit Blattversagen vergraben sind.
Es gibt auch regelmäßige Bore-Scope-Inspektionen, die dazu führen können, dass Schaufeln wegen außerplanmäßiger (unvorhersehbarer) Ausfallarten (FOD-Schäden, Beschichtungsverlust, thermische Belastung) ausgetauscht werden, wie auch im oben genannten Dokument erwähnt.
Notts90 unterstützt Monica