4.4 Обоснование выбора изменения конструкции элементов гтд на основании патентного исследования

1. Полая лопатка вентилятора

Изобретение относится к двигателестроению, а более точно касается конструкции рабочей лопатки вентилятора, преимущественно, газотурбинного двигателя летательного аппарата, и обеспечивает при своем использовании увеличение жесткости и отстройку частот при пластинчатых формах колебаний оболочечных участков полой лопатки от внешних источников возбуждения за счет наддува газа в полость лопатки.

Отстройка от резонансов по пластинчатым формам колебаний путем создания избыточного давления внутри оболочки лопатки обеспечивает меньшую массу лопатки за счет отказа установки для такой отстройки дополнительных конструктивных элементов жесткости (ребер жесткости и т.п.). Отсутствие избыточного давления внутри оболочки может являться диагностическим признаком появления дефекта в лопатке в процессе эксплуатации. При наличии давления внутри профилированной оболочки лопатка будет иметь определенный набор частот колебаний, характерных для ее конструкции и величины внутреннего давления. Изменение частотного диапазона будет свидетельствовать о падении давления из-за появления сквозного дефекта в профиле, способного по мере его роста привести к разрушению лопатки в эксплуатации.

Недостатком этого изобретения является сокращение ресурса работы лопатки и двигателя в целом из-за усталостной деформации из-за создания постоянного избыточного давления внутри полости лопатки, повышенная чувствительность лопатки к попаданию посторонних предметов в проточную часть, а также технологические сложности при исполнении герметичной полости внутри лопатки.

2. Рабочая лопатка осевого компрессора

Изобретение относится к конструированию и доводке турбомашины, а именно рабочих лопаточных венцов компрессоров, и способствует устранению вибрации, приводящей к поломкам рабочих лопаток лопаточного венца.

Указанная задача достигается тем, что имеется рабочая лопатка осевого компрессора, содержащая локальное утолщение на своем пере и утолщение размещено на выходной кромке у торца пера.

Новым является то, что локальное утолщение размещено на выходной кромке у торца пера.

Этим мы освобождаем проточную часть ступени компрессора от загромождения бандажными полками и т.к. локальное утолщение находится на периферии лопаток в зоне срывного обтекания, то КПД ступени не изменяется.

Из описания изобретения видно, что элемент, необходимый для реализации устройства, применяется в промышленности, что позволяет сделать вывод о промышленной применимости изобретения.

Недостатком данного изобретения является увеличение массы лопатки, что в пересчете на весь компрессор приведет к существенному увеличению массы всего компрессора.

3. Рабочая лопатка компрессора или вентилятора

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения и может быть использовано в первых ступенях осевых вентиляторов и компрессоров. Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является изменение характера колебаний рабочих лопаток, которое приводит к снижению уровня динамических напряжений в них и увеличению аэродинамического демпфирования без ухудшения аэродинамических и акустических характеристик рабочего колеса. Технический результат достигается в рабочей лопатке вентилятора или компрессора газотурбинного двигателя, перо которой имеет входную кромку с углом наклона ее образующей к радиальной оси, изменяющимся по высоте лопатке.

Использование лопаток, имеющих описанную форму входной кромки, способствует снижению волновых потерь при торможении сверхзвукового потока, а также увеличению сопротивляемости к попаданию посторонних предметов.

Недостатком изобретения является сложность технологического исполнения, т.к. требуется высокая точность соблюдения углов входной кромки, для изготовления лопатки с заданными требованиями.

Из предложенных выше патентных исследований наиболее оптимальным является патент № 2381388 «Рабочая лопатка вентилятора или компрессора», т.к кроме сложности исполнения эта лопатка не обладает другими недостатками. В сравнении с другими изобретениями данная лопатка не требует дополнительных конструктивных элементов и не ведет к увеличению массы двигателя, что в современном двигателестроении является главной проблемой, а также это нововведение не влияет на КПД компрессора.