Анализ на историята на развитието, пазарното състояние и тенденциите на развитие на турбинните лопasti

История на развитието и тенденциите на турбинните лопатки

Турбинните лопатки се делят на две категории: турбинни насочващи лопатки и турбинни работни лопатки.

Основната функция на турбинните насочващи вани е да регулират посоката на потока на изхлобутенията от камера за горене. Температурата на материалът може да достигне до повече от 1,100 ° °C, а напрежението, което носят насочващите вани, е обикновено по-малко от 70МПа. Този компонент често се извежда от употреба поради деформации, причинени от голямо термично напрежение, термични уморни тресове, вызвани от внезапни промени на температурата, и изгаряния, причинени от локално прекомерни температури.

Турбинните лопатки се намират в турбинния двигател с най-високата температура, най-сложното напрежение и най-лошия околнинен среда. Този компонент трябва да издържа високи температури и големи центробежни и термични напрежения. Температурата, която той издържа, е между 50-100 ℃ по-ниско от съответните турбинни ръчени, но при врътене на висока скорост, поради въздействието на аеродинамическата сила и центробежната сила, напрежението в лопастта достига 140МПа, а в корена стига 280-560МПа. Непрекъснатото подобряване на конструкцията и материалите на турбинните лопasti е станало една от ключовите фактори за подобряване на характеристиките на авиационните двигатели.

Турбинните лопasti, турбинния вал, турбинния диск и други компоненти заедно формират турбината на един авиационен двигател. Турбината е източникът на мощност, която привежда компресора и другите аксесоари. Турбината може да бъде разделена на два компонента: ротор и статор:

Турбинен ротор: Това е цяло, съставено от турбинени лопатки, дискове, вали и други вращащи се части, монтирани на вала. Отговаря за вдигането на високотемпературен и високоестествен въздушен поток в гореца, за да поддържа работата на двигателите. Турбинният ротор работи при висока температура и висока скорост, предавайки голяма мощност, затова неговите условия за работа са изключително строги. При работа при висока температура, турбинният ротор трябва да издържа изключително висока центробежна сила и също така е подложен на влиянието на аеродинамичния момент и др. Високотемпературната среда ще намали крайната сила на материала на турбинните лопатки и ще причини крип и ерозия на материалите на лопатките.

Турбинен статор: Състои се от турбинни насочващи лопатки, външно кръгло и вътрешно кръгло. Той е закрепен на ограждането и неговата основна функция е да разпространява и коригира въздушния поток за следващия етап на турбинния ротор, за да отговаря на скоростната триъгълна форма на работните лопатки на турбината.

За да се подобрят перформансни показатели като отношението тегло-тяга, изискванията към термотолеранцията на лопата на авиационния двигател и газовия турбинен двигател при високи температури и висока скорост на вятъра постоянно растат. В основните авиационни турбовентилаторни двигатели турбината привежда компресора до максимум

Въздухът, влизащ в турбинния двигател, върти се сPEED с хиляди оборота в секунда. Въздухът постепенно се compris в компресора. Давишното отношение на многоетапния компресор може да надмине 25. Компресираният въздух влизало в горивната камера на двигателя, се смесва с горивото и гори. Горящото пламък трябва да гори стабилно в високодавещия поток на въздуха, движещ се с над 100м/с.

Потокът на високотемпературен, висkokонцентриран газ от камера за горење привежда турбинните лопатки да въртят с скорост от хиляди до десетки хиляди оборота в минута. Обикновено температурата пред турбината надхвърля точката за плавене на материалите на турбинните лопатки. По време на функционирането турбинните лопатки на модерните двигатели често трябва да издържат температури между 1600~1800 ℃ , вятъчни скорости около 300м/с и огромното въздушно налягане, причинено от тях.

Турбинните лопатки трябва да работят надеждно през хиляди до десетки хиляди часове в такова екстремно строго работно окружение. Турбинните лопатки имат сложни профили и използват голямо количество напреднали технологии за производство, като насочено затвердяване, порошкова металиргия, сложна инвестиционна каствания на празнинни лопатки, производство на сложни керамични ядра и микрозареждане.

Лопатките на турбината са една от компонентите на „двете машини“, които имат най-много производствени процеси, най-дългия цикъл и най-нисък процент на успешност. Производството на сложни празни лопатки за турбина е станало ядрото на текущото развитие на „двете машини“.

Пазарен статус и развойни тенденции

Лопатките в авиационните двигатели и газовите турбини включват главно вентилаторни лопатки, турбинни лопатки и компресорни лопатки, при което стойността на турбинните лопатки съставлява около 60% от общите разходи за лопатките. Сравnetено с вентилаторните лопатки, суровините за турбинните лопатки са по-скъпи и по-трудни за обработка.

Като важен компонент на горещата част на двигателите, турбинните лопатки изискват употреба на високотемпературни алойни материали. Технологията за плавење им предлага високи изисквания, а някои метални минерални ресурси са ограничени. От гледна точка на производствения процес, турбинните лопатки обикновено се произвеждат чрез investment casting (инвестиционно отливане), което позволява да се постигнат тънки стени и сложни охлаждащи конструкции. Производствената трудност е значително по-висока в сравнение с другите лопатки.

Например, CFM56 авиен двигатели, широко използвани в серията Boeing 737 и Airbus 320, разполагат с повече от хиляда турбинни лопатки, всяка от които струва над 10 000 юана. Единичната цена на турбинните лопатки в някои части дори превишава 100 000 юана.