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Abradable seal coatings and claddings for compressor applications

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Conception de revêtements pour les moteurs de turbines d'avion

Une approche théorique de l'étude des joints à revêtement abradable incorporés dans les enveloppes de turbines à gaz a été lancée dans le cadre du projet SEAL-COAT en vue de formuler des recommandations permettant des améliorations structurelles.

Technologies industrielles

L'augmentation des distances dans le transport aérien, ainsi que les pressions de plus en plus fortes concernant la réduction des émissions de polluants, imposent des exigences élevées en termes d'efficacité des moteurs de turbine à gaz modernes. De nombreux travaux de recherche ont permis des améliorations, notamment une conception aérodynamique optimisée et de meilleurs taux de dilution qui permettent de réduire la consommation de carburant. D'autres gains en termes d'efficacité devraient être possibles en réduisant au minimum la distance entre les pales rotatives et l'enveloppe du compresseur de moteur. Le projet SEAL-COAT a travaillé sur des joints à revêtement abradable qui permettent aux bouts de pale de tracer une marque dans la matière du joint sans usure de la pale elle-même. Ceci permet de régler automatiquement la distance et de contrôler de manière optimale la perte d'air en bout de pale dans le compresseur. Ces revêtements sont testés en utilisant des échantillons usés par le contact avec un prototype de pale tournant avec une vitesse et un taux d'intrusion contrôlés. Une analyse plus complète de l'impact des propriétés de revêtements et des conditions lors de tests sur les performances des revêtements est menée à l'aide de programmes informatiques. Un code à éléments finis (EF) largement répandu, ANSYS, a été utilisé par les partenaires du projet à l'université de technologie de Belfort-Montbéliard (France). Des éléments cibles et des éléments de contact ont été utilisés pour modéliser le contact entre le bout de pale et le joint à revêtement abradable, ainsi que pour estimer la chaleur générée par l'énergie due au frottement. Les données d'entrée pour les revêtements de référence constituaient un facteur clé des calculs, qui prenaient en compte d'autres paramètres que les propriétés élastiques afin de coupler les analyses mécaniques et thermiques. La consistance modifiée des revêtements provenant du processus de dépôt par projection thermique est un autre problème qui a été abordé. Des mesures expérimentales ont été utilisées pour valider les résultats des calculs dans chaque cas étudié avant d'établir une base fiable pour améliorer les revêtements destinés aux composants de moteurs.

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