Хой Ху Университета штата Айова и Блэйк Джонсон, работая далеко в тупике позади тоннеля сильного ветра университета, разрабатывают новые технологии, чтобы точно проверить и улучшить стратегии охлаждения двигателя. Их текущий центр должен улучшить турбинные лезвия, которые прядет выхлоп двигателя. Те лезвия позади двигателя ведут передние лезвия, которые вызывают сжатый воздух в камеру сгорания.
«Прямо сейчас текущее состояние искусства для сгорания двигателя составляет приблизительно 3 000 градусов по Фаренгейту», сказал Ху, преподаватель штата Айова космической разработки. «Та температура выше температуры плавления всех материалов двигателя. Если у Вас не будет охлаждающихся технологий, весь материал будет таять».Одна технология должна построить полые турбинные лезвия и хладагент удара через расположение отверстий в лезвиях. Отверстия создают охлаждающийся фильм между горячими выхлопными газами и турбинными лезвиями, позволяя лезвиям держать их форму и силу.
Но теперь, когда производители экспериментируют с биотопливом и улучшениями эффективности, Ху сказал, что температуры сгорания направляются выше и выше. И таким образом, это становится более важным для инженеров, чтобы исследовать и развивать огнеупорные материалы и охлаждает технологии. Лучшее охлаждение может означать экономию топлива, дольше длительные части и значительные сокращения эксплуатационных расходов.В течение прошлых 19 месяцев Ху и Джонсон, партнер постдиссертации штата Айова в космической разработке, работали с GE Global Research Center в Niskayuna, Нью-Йорк, чтобы изучить турбинное охлаждение лезвия.
Вместо того, чтобы пытаться копировать высокие температуры в реактивном двигателе, инженеры разработали новые технологии и тесты комнатной температуры, чтобы изучить эффективность охлаждающихся форм отверстия, мер и охлаждающегося фильма, который они создают по турбинному лезвию.Они построили экспериментальную буровую установку, которая помещает образцовое турбинное лезвие у основания экспериментального участка аэродинамической трубы.
Самолеты чистого азота или углекислого газа унесены через отверстия охлаждения образцового лезвия. Главный поток аэродинамической трубы уносит богатый кислородом воздух выше испытательного лезвия. Используя чувствительную к кислороду краску на образцовом лезвии, видят источник ультрафиолетового света и цифровой фотоаппарат, Ху и Джонсон, держит ли охлаждающийся фильм кислородные молекулы от главного потока от образцового лезвия.«Если мы находим кислородную молекулу на образцовом лезвии, мы знаем, что охлаждающийся поток не создал барьер», сказал Ху.
До сих пор инженеры штата Айова работали с медленными потоками. Они теперь строят и проверяют другую экспериментальную буровую установку, которая может обращаться с быстродействующими потоками, приближающимися к скорости звука.Они также использовали продвинутый поток диагностическая техника, названная изображением частицы velocimetry – отбор испытательные потоки с крошечными частицами, которые могут быть сфотографированы лазером и камерой – чтобы сделать запись и измерить то, что происходит, когда газы дуют из охлаждающихся отверстий.Те тесты обеспечивают данные о структуре потока, толщине охлаждающегося фильма, отношений плотности, скоростных отношений и других измерений, связанных с охлаждающейся эффективностью.
«Большая цель этого исследования состоит в том, чтобы найти что-либо, что Дженерал Электрик может сделать, чтобы улучшить функцию ее системы охлаждения фильма», сказал Джонсон. «Лучшее охлаждение равняется дольше длительным лезвиям. И это могло стоить миллиарды долларов через флот двигателей».