من النار إلى الطيران: كشف عجائب التكنولوجيا الحرارية في تصنيع محركات الطائرات إعادة التبلور

تقنية الكبح

تُعَزى الخصائص الممتازة للمعادن الفائقة ذات البلورة الواحدة بشكل رئيسي إلى القضاء على حدود الحبوب في شفرات البلورة الواحدة، حيث يؤدي إعادة التبلور إلى تقليل كبير في مقاومة الحرارة العالية للمعدن الأصلي ذي البلورة الواحدة. بعد صب الشفرة ذات البلورة الواحدة، من الضروري إجراء معالجة ثقوب الغشاء الهوائي، وتصنيع أسنان التينون، وتلميع حواف اللوح، وحام ثقب الصب الموجود في طرف الشفرة، ومعالجة حرارية، والتجميع وغيرها من الأعمال المعالجة. أثناء تشغيل المحرك، تتعرض الشفرة لتأثير الهواء الساخن والبارد والحرارة العالية، والحمل الكبير والاهتزاز العنيف أثناء الدوران عالي السرعة، مما قد يؤدي إلى إعادة التبلور. وقد حدثت عدة حالات فشل في شفرات التوربين. لذلك، في السنوات الأخيرة، اعتمد البحث المحلي والدولي على معالجة حرارية مسبقة، وإضافة الكربون، وطلاء وإزالة الطبقة المتغيرة على السطح وغيرها من الأساليب ذات الصلة لقمع إعادة التبلور وإضافة عناصر تعزيز الحدود إلى عملية إصلاح إعادة التبلور.

تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد

الطباعة ثلاثية الأبعاد، أو ما تُعرف أيضًا بالتصنيع الإضافي، تدمج تقنيات مثل التصميم輔دي (CAD)، والتصنيعiauxدي (CAM)، والمعادن المسحوقة، ومعالجة الليزر وغيرها. باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكننا تحويل أفكار "العقل" إلى كيان ثلاثي الأبعاد، وطباعة صورة قطعة جزء على الكمبيوتر إلى قطعة "حقيقية". لقد أحدثت تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد تغييرًا "ثوريًا" في تقنية تصنيع المفاهيم ومعالجتها. نجحت جامعة موناش بأستراليا في إنتاج أول محرك طائرة ثلاثي الأبعاد بالعالم. وفي الوقت نفسه، تعمل أيضًا مع بوينغ، ومجموعة إيرباص، ومجموعة سافران لتقديم نماذج محركات مطبوعة ثلاثيًا لبوينغ وغيرهم لاختبارها أثناء الطيران. باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن تقليل وقت تصنيع أجزاء المحرك من ثلاثة أشهر إلى ستة أيام.

في الصين، تم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لإصلاح وإعادة استخدام أجزاء ارتداء طرف الشفرة في شفرات التوربين النفاث الضاغطة العالية. تم استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع الأجزاء غير الداعمة والأجزاء الساكنة في المحرك، لكن يتم تقييم الخصائص الميكانيكية لهذه الأجزاء بنشاط، وفي الوقت نفسه، تم إجراء أبحاث واسعة حول استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لتصنيع أجزاء المكره في المحرك، وأجزاء الدعم وغيرها.

تكنولوجيا معالجة حافة الطرد للشفرة (الحافة الأمامية والخلفية)

جودة التشغيل لحافة المدخل والمخرج لشفرة المحرك النفاث هي واحدة من العوامل الرئيسية التي تؤثر على الأداء الهوائي للمحرك النفاث. كما أن حافة المدخل والمخرج هي أيضًا الجزء الأكثر عرضة للعيوب في الشفرة، وهي المنطقة الحساسة للعيوب في سبائك التيتانيوم. العديد من حوادث تعطل المحركات تحدث بسبب العيوب الناتجة عن تشغيل حافة المدخل والمخرج للشفرة. نظرًا لأن حافة المدخل والمخرج هي أرق جزء في الشفرة وأيضًا حافتها، فإنها تتمتع بمرونة ضعيفة وتشوه كبير أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى ظهور حافة المدخل والمخرج بشكل مربع أو حاد بعد العملية. في الإنتاج الضخم لشفرات المحركات، لم يتم حل المشكلات التقنية الرئيسية المتعلقة بتشغيل حافة المدخل والمخرج للشفرة بكفاءة وجودة عالية بالكامل.

تكنولوجيا المعالجة التكيفية

تكنولوجيا التصنيع التكيفي ت划ت إلى ثلاثة أشكال، وهي: التخطيط التكيفي لمسار أداة القطع، والتحكم التكيفي لنظام التحكم العددي، والتصنيع التكيفي المدمج مع الكشف الرقمي [3]. في الصين، تم تطبيق تقنية التصنيع التكيفي بنجاح في تصنيع شفرات الحز/اللف الدقيق، وإصلاح الشفرات التالفة وتصنيع أقراص الشفرات الموحدة باستخدام اللحام الاحتكاكي الخطي. وعلى الرغم من تحقيق اختراقات وتطورات في النظرية والممارسة لتقنية التصنيع التكيفي، لا تزال تطبيقات الهندسة لهذه التقنية موضوعًا بحثيًا ساخنًا في تصنيع محركات الطائرات.

تكنولوجيا التصنيع المضادة للإجهاد

أصبح التعب المادي والعيوب الناتجة عن تشغيل السطح من الأسباب الرئيسية لفشل أجزاء محركات الطائرات، وقد أصبح هذا الفشل يظهر بشكل متزايد، لذلك أصبحت "التقنيات المضادة للتعب" تقنية ساخنة في تصنيع محركات الطائرات. تشير تقنية التصنيع المضاد للتعب إلى العملية التي تحسن فيها عمر الأجزاء المتعرضة للتعب عن طريق تغيير بنية المواد وتوزيع الإجهادات أثناء عملية تصنيع الأجزاء دون تغيير المادة أو حجم القسم. يتأثر العمر المتوقع للتعب بشكل رئيسي بالمعالجة الحرارية، والتآكل البيئي، وجودة السطح، وتركيز الإجهادات، وإجهادات السطح والعوامل الأخرى. الطريقة الرئيسية للتصنيع المضاد للتعب هي تقليل تركيز الإجهادات وتحسين قوة سطح الأجزاء. تقليل تركيز الإجهادات يعني ضمان سلامة السطح المشغول، وأفضل طريقة لتحسين قوة سطح الأجزاء هي استخدام تقنية الرش بالمزاليج (Shot Peening). خلال عملية التصنيع المضاد للتعب في محركات الطائرات، تم تطوير أنواع جديدة من وسائل الرش بالمزاليج في العملية التقليدية، كما تم تطبيق تقنيات جديدة مثل الرش بالمزاليج باستخدام الليزر، والرش بالمزاليج فوق الصوتي، والرش بالمزاليج باستخدام المياه تحت الضغط العالي على نطاق واسع.

تكنولوجيا منع اصطدام الطيور

لقد أصبحت تكرار حوادث اصطدام الطيور مشكلة لا مفر منها في تطوير محركات الطائرات، وقد تم إجراء أبحاث واسعة داخل وخارج البلاد. في يوليو 2015، أصدرت إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية (FAA) الإشعار الخاص بـ"متطلبات اصطدام الطيور للطائرات التجارية"، والذي لم يضع فقط متطلبات وتنظيمات محددة لمستقبل الوقاية من اصطدام الطيور والأضرار الناجمة عن الأجسام الغريبة في محركات الطائرات، بل أشار أيضًا إلى اتجاه بحث جديد آخر لتطوير مواد المحركات الجديدة وتكنولوجيا تصنيع الهياكل الجديدة.