Die sleuteltegnologie, warmte-tegnologie en basistechnologie van gevorderde lugmotormanufakturering

Die verhouding van duw tot gewig en mag tot gewig is die belangrikste tegniese indekse om die voortreflikheid van lughawe-motors te meet en te evalueer. Om na 'n duw-gewigverhouding van meer as 10 te strewe, gebruik die lughawe-motor kontinu nuwe materialen en bring nuwe strukture in om die gewig van lughawe-motorkomponente te verminder terwyl dit die turbin-voorhitte drasties verhoog. Dit stel hoër tegniese vereistesings aan motorvervaardiging en bevorder die voortdurende ontwikkeling en verskynsel van nuwe tegnologieë in lughawe-motorvervaardiging. 'n Reeks sleutelvervaardigingstegnologieë wat vir die ontwikkeling van hoëprestasie lughawe-motors ontwikkel is, sal word of het reeds die rigting van die ontwikkeling van vooruitspringende vervaardigingstegnologie geword. Hierdie artikel beskryf die sleutelvervaardigingstegnologie van lughawe-motors vanuit drie aspekte: sleuteltegnologie, warmte-tegnologie en basis-tegnologie. Die sleutelvervaardigingstegnologie is die noodsaaklike tegnologie om gevorderde lughawe-motors te ontwikkel. Vervaardigingswarmte-tegnologie is 'n tegnologie wat bestudeer moet word om die vervaardigingsdoeltreffendheid en -kwaliteit van die motor te verbeter. Basistechnologie is die tegnologie wat geleidelik in die ontwikkeling en massaproduksie van motors behoort opgebou te word en verteenwoordig die sagte krag van die motortechnologiese vlak en produksiekapasiteit.

Sleuteltegnologie van vliegtuigmotorvervaardiging

Vervaardigingstegnologie van enkelsiaal turbinblaaie

Die turbinvoortemperatuur van moderne vliegtuigmotors is drasties verhoog, en die turbinvoortemperatuur van die F119-motor is so hoog as 1900~2050K. Die deur tradisionele prosesse gegooide turbinblaaie kan sulke hoë temperature gewoon nie verdrags nie, en sal selfs gesmelt en ondoeltreffend werk nie. Enkelsiaal turbinblaaie het suksesvol die probleem van hoë temperatuurondervinding van turbinblaaie van motore met 'n stoot-gewig-verhouding van 10 vlakke opgelos. Die uitstekende hoë-temperatuurondervinding van enkelsiaal turbinblaaie hang hoofsaaklik daaraan vast dat daar slegs een kris in die hele blaar is, wat sodoende die gebreke in hoë-temperatuurondervinding tussen korrelgrense veroorsaak deur die polikristalliene struktuur van ekwiaaksiale en rigtingssiaalblaaie elimineer.

Die enkelkristal turbinblad is die motordeel met die meeste vervaardigingsprosesse, die langste siklus, die laagste kwalifikasiekoers en die strengste buitelandse blokasie en monopolie. Die proses van die vervaardiging van enkelkristal turbinblade sluit in kernpersing, kernreparasie, kernsintering, kerninspeksie, passing van kern en vorm, wasvorminjeksie, wasvorm X-lig inspeksie, wasvormdiktesdeteksie, wasvormvervaardiging, wasvormkombinasie, kristalonttrekkingsisteem en gietportkombinasie, verf sandverwijdering, skildroëring, skilwasverwydering, skilbranding, bladgiesing, enkelkristalkondensasie, skilblaas, aanvanklike inspeksie, fluoresensie-inspeksie, kernverwydering, slypen, snaarwydtemeting, blad X-straalinspeksie, X-straalfilmtoets, profielsinspeksie, fynblad, bladvlakdiktedeteksie en finale toets van die vervaardigingsproses. Daarbenewens moet die ontwerp en vervaardiging van die turbinbladinvesteringgietvorm voltooi word.

Tans kan slegs 'n paar lande in die wêreld, soos die Verenigde State, Rusland, die Verenigde Koninkryk, Frankryk en China, enkelskryf turbineblaaie vervaardig. In die laaste jare is groot vooruitgang in die vervaardiging van enkelskryf turbineblaaie in China gemaak. Die enkelskryf turbineblaaie van drywewegverhoudings-10-stadium motors is ontwikkel en die enkelskryf turbineblaaie van hoë-drywemag-tot-gewig turboas-motors word reeds in massa geproduseer.

Hoë doeltreffendheid, hoë noukeurigheid en lae koste verwerkingstegnologie van integrale blaar-skyf

Die toepassing van integrale blad-skyf tegnologie bevorder die innovasie van lughartstruktuurontwerp en die sprong in vervaardigingsproses, verweese die doelwit van motorgewigverligting en doeltreffendheidstoename, en verbeter die betroubaarheid van motorbedrywing. Tegelykertyd lei die dun dikte van die blaar, groot buiging en hoë doeltreffendheid luggestroomontwerp tot swak blaarstartheid, maklik deformasie en moeilik om te beheer probleme; Die smal en diep lugstroombaan tussen die blaaie maak die realisering van die bladskyf-verwerkingstegnologie swak. Hoogsterkte materiaal soos titaniumlegering en superlegering is moeilik om te sny en het lae effektiwiteit. Die Verenigde State en Groot-Brittanje het in die 1980's begin om die nuwe motor eenheidskyfstegnologie toe te pas, China se eenheidskyfstegnologie het ongeveer in 1996 begin.

Die toepassing van integrale blaar-skyf-tegnologie het die ontwikkeling van motorskomponentstruktuurintegrasietechnologie bevorder. Die tandem-integrale blaar-skyf met trom, blaar-skyf met as, skyf-trom-as-kombinasie, geslote blaar-skyf met hoepel, regstel-stator-ring-blaar-skyf en twee-of meer stadium-blaar-skyf-kombinasies is opeenvolgend in die ontwikkeling van nuwe lugharts motore toegepas. Op grond van die assiegstroom-skyf en sentrifugale waaier, word die groot-en klein-blaarstruktur-skyf en skuinestroom-kotiel-skyf ontwikkel.

Aangesien die monolitiese blaar-skyf in hoë-prestasie lughartmotors toegepas is, ontwikkel en verbeter die tegnologie vir die vervaardiging van monolitiese blaar-skywe. Tans sluit die proses van die verwerking van monolitiese blaar-skywe hoofsaaklik in die volgende 5 tipes prosesmetodes: die verlorewas presisiekasting monolitiese blaar-skyf, die elektronstraalwelding monolitiese blaar-skyf, die elektrokemiese bewerkings monolitiese blaar-skyf, die lynwrywing monolitiese blaar-skyf en die vyf-koordinaat CNC-masjienbewerking monolitiese blaar-skyf.

Die vyf-koordinaat CNC-masjienwerktuigbewerkingsproses vir die integrale blaarplaatvervaardiging is die vroegste, wydste ingenieurs-toepassing en het hoë tegniese volwassenheid in die plaaslike lugmotorkonstrukteurbewerkingsproses. Daarvan is die sleutel tot die ontwikkeling en toepassing van hierdie tegnologie die slyf- en slyftegnologie, die simmetriese spiraalvermorselblaaiprofiel-eindbewerkings-tegnologie, die blaarvoor- en agterkantbewerkingsfout-kompensasietechnologie en die heel-blaarplaatprofieladaptiewe bewerkings-tegnologie [1]. Buite-landse T700-motor, BR715-motoropwekkingsfase, EJ200-motorintegrale blaarplaat word met hierdie proses bewerk en vervaardig, terwyl China se CJ1000A, WS500 en ander lugmotorsintegrale blaarplaat ook met vyf-koordinaat CNC-bewerkings-tegnologie vervaardig word. Figuur 1 wys die eerste fase integrale blaarplaat van 'n kommersiële lugmotors-hoogdrukkompressor wat in China vervaardig is.

Holblaartegnologie

Die waaier van die turbofan-motor is ver van die kombusteringskamer af, en die hittebelasting is laag, maar die vereistes van die gevorderde lughartenaandrywing vir sy aerodynamiese doeltreffendheid en die vermoë om skade deur vreemde voorwerpe te voorkom, verbeter voortdurend. Die hoë prestasie lughartenaandrywing-waaier maak gebruik van wyd koorde, sonder skouer en holle waaierblaaie.

Die holle waaiblad van die driehoekige trassstruktuur wat deur die Luo Luo-onderneming ontwikkel is, is 'n verbetering van die oorspronklike honingbietjiesanduíeblad. Die Luo Luo-onderneming noem dit die tweede generasie holle waaiblad. Die proses is om die superplastiese vorming/diffusieverbinding (SPF/DB) kombinasieprosesmetode te gebruik om die 3-laaier titaniumliggaamplaat in 'n wyd snaar holle waaiblad te vorm. Die holle gedeelte van die blad is 'n driehoekige trassstruktuur, wat reeds op die Trent-motore van Boeing 777 en A330-vlugoe geïnstalleer is. Die holle waaibladvervaardigingstegnologie van die driehoekige trassstruktuur in China het ook 'n deurbraak gemaak (Figuur 2 toon die holle waaiblad en die interne driehoekige struktuur), maar om die ingenieurs-toepassing te voldoen, moet baie sterkte-, trilling-, moëitetoetsinge en prosesoptymeringsnavorsing uitgevoer word.

Die vervaardigingsproses van holde bloek is soos volg: Eerstens moet 3 titaniumlegerplaaties voorberei word en in die bovenste, middelste en onderste lae geplaas word, waar die middelste laag die kernplaat is, die bovenste en onderste lae die blaarbasin en blaarrugplaat is, onderskeidelik. Dan word die fan-holde blokke gevorm deur drie titaniumlegerplaaties nadat olie verwyder en kwasbehandeling gedoen is, die middelste laag met flux bedek word, titaniumplaatjies gesmelt word, vormverhitting, argonreiniging, verspreidingskoppeling, superplastiese vorming, koeling in die oond, oppervlakwas, blaarwortel en invoer- en uitvoer randverwerking, blaarinspeksie en ander prosedures [2] superplastiese vorming/verspreidingskoppeling (SPF/DB).

Hoë-nivo draaibare vervaardigingstegnologie

'n Lag is een van die sleutelkomponente van 'n lughartenaanleg, en dra in hoogsnelheid van tienduizende RPM oor 'n lang tydperk. Dit moet ook die groot sentrifugale krag van die hoogsnelheidsrotasie van die motorkruin asook verskeie vorme van persings spanning, wrywing en ultra-hoë temperatuur effekte verduur. Die kwaliteit en prestasie van lags beïnvloed direk die motorprestasie, lewe, betroubaarheid en vlugveiligheid. Die ontwikkeling en produksie van hoë-eind lags is nou verwant aan interdisiplinêre navorsing in kontakmechanika, smeertheorie, tribologie, moeheid en skade, hitbehandeling en materiaalorganisasie, ens., en moet ook 'n groot aantal tegniese probleme in ontwerp, materialen, vervaardiging, vervaardigingsuitrusting, toetsing en toetsing, vet en smering oplos.

Tans is die navorsing en ontwikkeling, vervaardiging en verkoop van hoë-eind draaiskewe basies deur draaiskewevervaardigers in Westerse lande soos Timken, NSK, SKF en FAG gemonopoliseer. China se vliegtuigmotor-ontwerptechnologie is agtergelaat, en die produksiekapasiteit en ontwikkelingsvlak van insetelike draaiskewevervaardigers kan nie kortliks hoë-eind draaiskewe wat geskik is vir gevorderde vliegtuigmotors verskaf nie. Die draaiskewe is geword die "Mount Everest" wat moeilik oorkruisbaar is in China se lugvaartmotor-navorsing en -ontwikkeling, wat ernstig die ontwikkeling van hoëprestasie-lugvaartmotors in China beperk.

Vervaardigingstegnologie van poederturbinediske

Die turbineschijf van 'n lughartsuigermotor word blootgestel aan die opleging van hoë temperatuur en hoë spanning, wrede werksomstandighede, 'n komplekse voorbereidingsproses en tegniese moeilikhede, wat dit een van die moeilikhede in motorontwikkeling in China gemaak het. Poedersuperlegaalleies word wydverspreid in hoëprestasie-lughartsuigermotors in buiteland gebruik weens hul uitstekende meganiese eienskappe en goeie warm- en kou-prosesvermoëns. Die vervaardiging van poeder-turbineschijwe sluit 'n reeks sleutelvervaardigingstegnologieë in soos materiaalontwikkeling, moederlegaalsmelting, poeder voorbereiding en behandeling, warmisostatiese druk, isoterme smeed, hittebehandeling, en hoë-naukeurige opsporing en evaluering ens. Dit dra die onmisbare sleutelvervaardigingstegnologie vir gevorderde lughartsuigermotorvervaardiging. Die tendens van buitelandse navorsing oor poeder-turbineschijwe is om van hoësterkte-turbineschijwe na skadebestendige turbineschijwe te ontwikkel ten opsigte van diensteienskappe, en die verpulveringsproses na ultra-rein fyn poeder. Behalwe warmisostatiese druk, word ook knepvorming en isoterme smeedvorming prosesse ontwikkel. In China het die Beijing Instituut vir Lugvaartmateriaal verskeie tipe lughartsuiger-poeder-turbineschijwe ontwikkel, wat die sleutelvervaardigingstegnologiese probleme van gevorderde lughartsuiger-poeder-turbineschijwe opgelos het, maar die ingenieursvervaardigingsprobleem van poeder-turbineschijwe is nog nie volkome opgelos nie.

Samestellingsmateriale vervaardigingstegnologie

Samestellingmateriaaltegnologie word wydverspreid gebruik in hoë prestasie lughartsies. Om die behoeftes van LEAP-hartontwikkeling te voldoen, neem Sniema 3D geweefde resinsaldoormoedeling (RTM) tegnologie om samestellingsventielkissels en samestellingsventielblaaie te vervaardig. LEAP-hartkomponente wat deur RTM-tegnologie vervaardig is, het hoë sterkte, en die massa is slegs die helfte van die massa van titaniumliggaamkomponente van dieselfde struktuur. Tydens die ontwikkeling van die F119-hart, het Pratt & Whitney kontinue SiC-silisiumkarbidvezel-versterkte titaniummatrikssamestellingswydkoorventielblaaie ontwikkel. Hierdie tipe samestellingsblaaie het die eienskappe van hoë starheid, liggewig en impakweerstand, en word as die derde generasie wydkoorventielblaaie beskou. Die F119 turbofan-hart se 3-stadium ventielrotors word almal uit hierdie materiaal gemaak. In China word samestellingsmateriaaltegnologie ook in die vervaardiging van lughartkomponente toegepas, en die smelt autogene TiB2-deeltjie-versterkte aluminiummatrikssamestellingsventielblaaie het groot vooruitgang geboek. Maar die doeltreffende verwerking van TiB2-deeltjie-versterkte aluminiummatrikssamestellingsventielblaaie, oppervlakteversterking, antimoeheidprestasie en anti-vreemde-voorwerp-skadetegnologie is die sleutel en moeilik om die toepassing van hierdie materiaal blaaie ingenieursnavorsing te realiseer.