1. Применение облегченной, ажурной, сложной конструкции деталей и сборочных единиц ГТД. Корпусные детали имеют тонкостенную конструкцию с различными выемками, облегчениями, ребрами жесткости, фасонными поверхностями рабочих контуров и т.д.
Промежуточные кольца корпусов компрессора и турбины имеют значительные диаметры при малой толщине стенки.
Рабочий тракт компрессора и турбины выполняется с минимальным отклонением профиля от номинального положения.
Лопатки роторов компрессора и турбины, а также спрямляющие и сопловые лопатки имеют сложную пространственную форму с малыми Размерами по толщине профиля и высокоточными элементами замковой части.
Диски роторов компрессора и турбины имеют облегченную конструкцию (толщина полотна диска компрессора равна 3 ... 5 мм) с усиленными ступицей и бандажным венцом.
Валы ГТД имеют значительную протяженность при относительно малых диаметрах и толщине стенки. На них располагается множество рабочих поверхностей в виде шлицевых, резьбовых, шпоночных, а иногда и зубчатых элементов.
Камеры сгорания имеют сложную пространственную форму, выполнены из тонколистового материала, обеспечивающего значительные перепады температур и сил при эксплуатации ГТД.
2. Совершенствование газотурбинного тракта ГТД и оптимизация температурной напряженности элементов конструкции, направленные на повышение КПД турбины и компрессора.
Газодинамическое совершенствование тракта является одним из основных путей улучшения качественных показателей ГТД. Даже незначительное его улучшение приводит к существенному сбережению энергоресурсов.
Высокотемпературные турбины современных и перспективных ГТД отличают все более интенсивное охлаждение первых ступеней, относительно малые длины их лопаток и высокая газодинамическая нагружен-ность, приводящая к возникновению сверхзвуковых скоростей и больших углов поворота потока на венцах.
Вследствие высокой степени расширения проточная часть турбины получается со значительным меридианным раскрытием и сильным изменением параметров радиуса в последних ступенях. Исследования по повышению качественных показателей турбин и совершенствование методов проектирования газодинамического тракта позволили получить у авиационных ГТД четвертого поколения высокий КПД. Для одноступенчатых турбин компрессора КПД составляет 0,88 ... 089. Для двухступенчатых турбин компрессора и многоступенчатых турбин вентилятора 0,91 ... 0,915. При испытании газогенератора турбовинтового воздушного двигателя ТВВД серии НК-93 установлено, что на первой ступени турбины достигнут КПД в диапазоне 0,91 ... 0,92.
Совершенствование тракта ГТД привело к изменению геометрической формы профилей лопаток роторной и статорной части, например: в ТРД и ТВД и силовых установках семейства НК (86, 144, 321, 93, 14, 16 и т.д.) использованы профили знакопеременной кривой на корыте или разнотолщинные лопатки, на которых произведена входа в решетку; в ТРД использованы ступени с наклонными и саблевидными обратно обратно закрученными по углу входа сопловыми лопатками; использован вдув охладителя на корыто вблизи входной кромки и создано противодавление при выдуве.
3. Применение современных материалов (алюминиевых, магниевых, титановых, хромоникилевых жаропрочных сплавов, различных композиционных материалов) и жаростойких керамических покрытий.
Выбор материала определяется температурой нагрева и силовым воздействием на детали двигателя при эксплуатации. При температуре менее 200 °С используются магниевые сплавы, при температуре около 250 °С - листовой дуралюмин, при температуре до 500 °С - коррозионностойкая сталь, а при температуре выше 1000 °С - жаропрочные хромоникелевые сплавы. Так, лопатки входного направляющего аппарата компрессора низкого давления и лопатки ротора низкого давления изготовляются из низколегированных теплоустойчивых сталей Х12Н9, Х15Н5Д2Т и титановых сплавов, а лопатки статора и ротора компрессора высокого давления - из хромистых теплоустойчивых легированных сталей, а также из жаростойких сталей и сплавов на никель-хромовой основе (нихромы). Введение алюминия (до 3,5 %) существенно повышает жаростойкость, жаропрочность (особенно в интервале температур 700 ... 800 °С) и технологичность сплавов. Лопатки сопловых аппаратов турбин изготовляют из жаропрочных высоколегированных сплавов. В качестве легирующих элементов используют титан, молибден, ниобий в небольших количествах, а также вольфрам. Вольфрам повышает жаропрочность сплавов и почти не ухудшает жаростойкость.
Повышение эксплуатационных требований к деталям ГТД вызвало появление новых жаростойких и жаропрочных материалов. Так, для изготовления охлаждаемых лопаток турбины с внутренней полостью используется технология литья по выплавляемым моделям со сплавами на основе никеля (ЖС6КВИ, ЖСбуВИ, ЖСФВИ, ЖС-30, ЖС-ЗОВИ, ЖС-40,ВЖЛ-12Э и др.), которые имеют хорошие механические свойства (
= 850 Па/мм, относительное удлинение 
= 3 ... 5 %, относительное сужение 
= 4 ... 7 %) и длительную прочность при температуре 975 °С и нагрузке 200 Н в течение 22 ... 40 ч. Эти материалы обеспечивают технологию изготовления бесприпусковых лопаток.В связи с ростом температуры на входе в турбину ГТД используются технологии создания двух-, трехслойных термостойких, термобарьерных покрытий потоками высокотемпературной импульсной плазмы. Внешний керамический барьерный слой (ZrO2 - Y2O3, ZrO2 - MgO) толщиной 70 ... 110 мкм наносится на подслой керамики и металла (65/35) и слой металла (Ni-Сr-А1-Y), находящийся на основной подложке. Толщина системы достигает 500 мкм. Тепловое упрочнение позволяет создать стойкое керамическое покрытие, которое способствует увеличению долговечности высоконагруженных элементов ГТД.
4. Применение термических и термохимических воздействий на основные детали ГТД. В практике термической обработки сталей и сплавов происходят фазовые превращения, например: неупорядоченнаяструктура феррокарбидной смеси (ферроперлитная, перлитная с избыточным карбидом) в стали при нагреве выше критических точек переходит в полиморфное состояние, а при переходе через критическую точку образуется мелкое зерно аустенита. В зависимости от легирования и скорости нагрева стали группируют по степени проявления структурной наследственности. Легирование стали влияет на критическую точку нагреваи охлаждения.
Проведение качественной термической обработки деталей ГТД из различных сталей и сплавов определяет в большой степени качество изделия. Место термических операций в технологическом процессе изготовления деталей и сборочных единиц, особенно для маложестких констукций ГТД, является часто решающим.
5. Обеспечение высокой точности изготовления деталей, сборочных единиц и всего изделия.
Точность расположения деталей относительно друг друга является важной характеристикой показателей качества.
Точность выполнения геометрических параметров ГТД - залог надежной и качественной работы всего изделия.
Работа стыковых элементов ГТД может иметь пластический, пластический с упрочнением, упругопластический и упругий характер. При этом требования по состоянию поверхностей стыковых соединений существенно возрастают. Так, шероховатость стыковых поверхностей лопаток определяется значениями Rа0,2 ... 0,32 мкм и выше, точность исполнения этих поверхностей IT5 ... IT8, и часто требуется проведение специальных доводочных операций при сборке колес турбины и компрессоров.
При таких путях совершенствования ГТД значительно возросла сложность изготовления отдельных деталей и сборочных единиц. Например, применение в ГТД лопаток турбины, изготовленных из жаропрочных труднообрабатываемых сплавов, со сложной внутренней полостью охлаждения при весьма высоких требованиях к точности профиля пера, к точности замка и бандажных полок резко усложнило производство.
Использование в ГТД промежуточных колец большого диаметра (1,5 ... 2 м) с малыми толщинами стенок (8 ... 10 мм) и значительными боковыми фланцами для крепления увеличивает длительность технологического процесса и материалоемкость изделия. Использование традиционных способов получения заготовок колец и методов их обработки для труднообрабатываемых материалов усложняет задачи производства.
Такое положение в развитии ГТД выдвинуло на первый план задачи по совершенствованию методов и средств производства деталей и сборочных единиц. Жесткие требования к срокам освоения новых изделий в производстве (срок освоения двигателя должен быть не более 2-3 лет) при относительно небольших партиях выпускаемых изделий делают эти задачи весьма сложными.
Создание конкурентоспособных ГТД с хорошими экономическими показателями производства обусловливает необходимость разработки быстропереналаживаемых и экономически выгодных технологических процессов изготовления современных изделий.
