لماذا تستخدم محركات الطائرات شفرات متكاملة؟

01 مزايا الشفرة المتكاملة

قبل ظهور القرص الشفرة المتكامل، كان يجب ربط شفرات الدوار المحرك بقرص العجلة من خلال التصاميم الخشنة، وأخدود الربط والجهاز القفل، لكن هذا البنية لم تعد تلبي احتياجات محركات الطائرات ذات الأداء العالي. تم تصميم القرص الشفرة المتكامل الذي يدمج بين شفرات الدوار للمحرك وقرص العجلة، وهو الآن أصبح بنية ضرورية لمحركات ذات نسبة دفع إلى وزن عالية. وقد تم استخدامها على نطاق واسع في محركات الطائرات العسكرية والمدنية ولديها الفوائد التالية.

1. فقدان الوزن

بما أن لا حاجة لتصنيع اللسان والأخدود لتثبيت الشفرات على حافة القرص، يمكن تقليل البعد الشعاعي للحافة بشكل كبير، مما يؤدي إلى تقليل كتلة الدوار بشكل ملحوظ.

2. تقليل عدد الأجزاء

بالإضافة إلى كون القرص والشفرات مدمجين، فإن تقليل أجهزة القفل هو أيضًا سبب مهم. لدي محركات الطائرات متطلبات صارمة للغاية فيما يتعلق بالموثوقية، ولعب التبسيط في بنية الدوار دورًا كبيرًا في تحسين الموثوقية.

3. تقليل فقدان تدفق الهواء

تم القضاء على خسارة الهروب الناتجة عن الفجوة في طريقة الاتصال التقليدية، مما يحسن كفاءة عمل المحرك ويزيد من الدفع.

القرص الشفرة المتكامل ليس فقط يقلل من الوزن ولكن أيضاً يزيد من الدفع، وهو مفيد لتحسين نسبة الدفع إلى الوزن. بالطبع، ليس من السهل "جمع اللؤلؤ". من ناحية، يستخدم القرص الشفرة المتكامل مواد صعبة المعالجة مثل سبائك التيتانيوم والسبائك عالية الحرارة؛ ومن ناحية أخرى، تكون شفراته رقيقة وشكلها معقد، مما يضع متطلبات تصنيعية مرتفعة للغاية. بالإضافة إلى ذلك، عند تلف الشفرات الدوارة، لا يمكن استبدالها بشكل فردي، مما قد يؤدي إلى إتلاف القرص الشفرة المتكامل، وتقنية الإصلاح هي مشكلة أخرى.

02 تصنيع القرص الشفرة المتكامل

في الوقت الحاضر، هناك ثلاث تقنيات رئيسية لتصنيع شفرات متكاملة.

1. طحن CNC بخمس محاور

يتم استخدام طحن CNC بخمس محاور على نطاق واسع في تصنيع البقاقات بسبب مزاياه في الاستجابة السريعة والموثوقية العالية ومرونة المعالجة الجيدة ودورة إعداد الإنتاج القصيرة. وتشمل طرق الطحن الرئيسية الطحن الجانبي، الطحن المغمور والطحن الدوري. العوامل الرئيسية لضمان نجاح البلاسكات تشمل:

1) أجهزة CNC ذات خمس محاور ذات خصائص ديناميكية جيدة

2) برامج CAM المتخصصة والمُحسّنة

3) أدوات ومعرفة تطبيقية مخصصة لمعالجة سبائك التيتانيوم والسبائك عالية الحرارة

2. معدات الكهربائية الكيميائية

التصنيع الكهروكيماوي هو طريقة ممتازة لتصنيع قنوات أقراص شفرات الطائرات. هناك العديد من تقنيات التصنيع في التصنيع الكهروكيماوي، بما في ذلك التصنيع بالجزء المتحكم بالكهرباء، والتصنيع بالكهرباء الحدودي، و التصنيع بالكهرباء CNC.

بما أن عملية التشكيل الكهروكيميائي تعتمد بشكل أساسي على خاصية ذوبان المعدن عند القطب الموجب في المحلول الكهربائي، فإن جزء القطب السالب لن يتأثر عند تطبيق تقنية التشكيل الكهروكيميائي، ولن يتعرض الجزء المراد تصنيعه للقوة القطعية أو حرارة التشغيل وما إلى ذلك أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى تقليل الإجهاد المتبقي في قناة شفرات المحرك النفاث بعد التشغيل.

بالإضافة إلى ذلك، مقارنةً بالتصنيع باستخدام التفريز الخماسي المحاور، يتم تقليل ساعات العمل الخاصة بالتشكيل الكهروكيميائي بشكل كبير، ويمكن استخدامها في مراحل التصنيع الخام، شبه النهائية والنهائية. كما لا حاجة للتلميع اليدوي بعد التشغيل. لذلك، تعد واحدة من أهم الاتجاهات التطويرية لمعالجة قنوات الشفرات المتكاملة لمحركات الطائرات.

3. اللحام

تُعالج الشفرات بشكل منفصل، ثم تُلحَم إلى قرص الشفرات باستخدام اللحام بالشعاع الإلكتروني، أو اللحام الاحتكاكي الخطي، أو اللحام الصلب في الفراغ. ميزة هذه الطريقة هي أنها يمكن استخدامها لتصنيع أقراص الشفرات المتكاملة ذات مواد مختلفة بين الشفرات والقرص.

يتطلب عملية اللحام دقة عالية في جودة لحام الشفرات، مما يؤثر مباشرة على الأداء والموثوقية لقرص الشفرات الكامل الخاص بمحرك الطائرة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الأشكال الفعلية للشفرات المستخدمة في قرص الشفرات الملحومة ليست متسقة، فإن مواقع الشفرات بعد اللحام لا تكون متسقة بسبب قيود دقة اللحام، مما يتطلب تقنية معالجة متكيفة لإجراء تجهيز CNC دقيق ومخصص لكل شفرة.

بالإضافة إلى ذلك، تعتبر اللحام تقنية مهمة جدًا في إصلاح الشفرات المتكاملة. من بينها، لحام الاحتكاك الخطي، كتقنية لحام بالمرحلة الصلبة، يتميز بجودة عالية في نقاط اللحام وقابلية تكرار جيدة. إنه أحد أكثر تقنيات اللحام موثوقية وأمانًا للالتحام مكونات دوارة محركات الطائرات ذات نسبة الدفع إلى الوزن العالية.