Proof-of-Concept of a Thermal Barrier Coated Titanium Cooling Layer for an Inside-Out Ceramic Turbine
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Increasing turbine inlet temperature (TIT) of recuperated gas turbines would lead to simultaneously high efficiency and power density, making them prime candidates for low-emission aeronautics applications, such as hybrid-electric aircraft. The inside-out ceramic turbine (ICT) architecture achieves high TIT by using compression-loaded monolithic ceramics. To resist inertial forces due to blade tip speed exceeding 450 m/s, the shroud of the ICT is made of carbon-polymer composite, wound around a metallic cooling ring. This paper demonstrates that it is beneficial to use a titanium alloy cooling ring with a thermal barrier coating (TBC), rather than nickel superalloys, for the interstitial cooling ring protecting the carbon-polymer from the hot combustion gases. A numerical design of experiments (DOE) analysis shows the design tradeoffs between the minimum safety factor and the required cooling power for multiple geometries. An optimized high-pressure first turbine stage of a 500 kW microturbine concept using ceramic blades and a titanium cooling ring in an ICT configuration is presented. Its structural performance (minimum safety factor of 1.4), as well as its cooling losses, (2% of turbine stage power) are evaluated. Finally, a 20 kW-scale prototype is tested at 300 m/s and a TIT of 1375 K during 4 h to demonstrate the viability of the concept. Experiments show that the polymer composite was kept below its maximum safe operating temperature and components show no early signs of degradation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».