Les lames de turbine sont un composant important de la section de la turbine dans un moteur à turbine à gaz. Les lames rotatives à grande vitesse sont responsables du dessin de gaz à haute température et à haute pression dans la combustion pour maintenir le fonctionnement du moteur. Afin d'assurer un fonctionnement stable et de longue date dans un environnement extrême de température élevée et haute pression, les lames de turbine sont souvent forgées avec des alliages à haute température et refroidies de différentes manières, telles que le refroidissement interne du débit d'air, le refroidissement de la couche limite ou les revêtements de barrière thermique pour protéger les lames pour assurer la fiabilité pendant le fonctionnement. Dans les moteurs à vapeur et à turbine à gaz, la fatigue métallique des lames est la cause la plus importante de défaillance du moteur. La fatigue métallique peut être causée par une forte vibration ou une résonance. Les ingénieurs utilisent souvent des amortisseurs de friction pour minimiser les dommages aux lames causées par ces facteurs.
Les lames du moteur de turbine sont généralement soumises à une forte contrainte de fonctionnement et à une température de fonctionnement élevée, et les changements de contrainte et de température sont plus fréquents et plus violents, en plus des problèmes de corrosion et d'usure, les exigences de ses conditions de travail sont très difficiles, nécessitant ainsi une précision d'usinage élevée de la précision de la précision de l'usinage de la lame. Dans le même temps, afin d'améliorer l'efficacité de la turbine, la forme de surface de la lame de turbine est généralement conçue comme une surface transversale variable torsadée, la forme est complexe. Par conséquent, la modélisation géométrique précise de la lame de turbine devient une condition préalable nécessaire à l'usinage des turbines. L'essence de la modélisation géométrique des lames de turbine est de trouver un moyen de répondre efficacement aux exigences de la représentation de la forme et de la conception géométrique, mais aussi de faciliter l'échange d'informations de forme et de méthodes mathématiques de données sur les produits pour décrire la surface de la lame de turbine.
Dans un moteur à turbine à gaz , une seule étape de turbine est constituée d'un disque rotatif qui contient de nombreuses lames de turbine et un anneau stationnaire des aubes de guide de buse devant les lames. La turbine est connectée à un compresseur à l'aide d'un arbre (l'ensemble rotatif complet parfois appelé "bobine"). L'air est comprimé, augmentant la pression et la température, au fur et à mesure de son passage à travers le compresseur. La température est ensuite augmentée par la combustion du carburant à l'intérieur de la combustion qui est située entre le compresseur et la turbine. Le gaz à haute température et à haute pression passe ensuite à travers la turbine. Les étapes de la turbine extraient de l'énergie de ce débit, abaissant la pression et la température du gaz et transfèrent l'énergie cinétique vers le compresseur. Le fonctionnement de la turbine est similaire à ce que le compresseur fonctionne, uniquement à l'envers, dans la mesure où l'échange d'énergie entre le gaz et la machine est concerné, par exemple. Il existe une relation directe entre le nombre de changements de température du gaz (augmentation du compresseur, diminution de la turbine) et l'entrée de puissance de l'arbre (compresseur) ou la sortie
Pour un moteur à turbofan, le nombre d'étapes de turbine requises pour conduire le ventilateur augmente avec le ratio de dérivation, sauf si la vitesse de la turbine peut être augmentée en ajoutant une boîte de vitesses entre la turbine et le ventilateur auquel cas moins d'étapes sont nécessaires. Le nombre d'étapes de la turbine peut avoir un grand effet sur la façon dont les lames de turbine sont conçues pour chaque étape. De nombreux moteurs à turbine à gaz sont des conceptions à deux basse-spool, ce qui signifie qu'il y a une bobine haute pression et une bobine basse pression. D'autres turbines à gaz utilisent trois bobines, ajoutant une bobine à pression intermédiaire entre la bobine haute et basse pression. La turbine à haute pression est exposée à l'air le plus chaud et la plus haute pression et la turbine à basse pression est soumise à un air plus frais et à basse pression. La différence de conditions conduit à la conception de lames de turbine à haute pression et basse pression qui sont significativement différentes dans les choix de matériaux et de refroidissement, même si les principes aérodynamiques et thermodynamiques sont les mêmes. Dans ces conditions de fonctionnement sévères à l'intérieur des turbines à gaz et à la vapeur, les lames font face à une température élevée, des contraintes élevées et des vibrations potentiellement élevées. Les lames de turbine à vapeur sont des composants critiques dans les centrales électriques qui convertissent le mouvement linéaire de vapeur à haute température et à haute pression s'écoulant un gradient de pression dans un mouvement rotatif de l'arbre de la turbine.
