Анализ на историята на развитието, състоянието на пазара и тенденцията на развитие на турбинните лопатки България

История на развитието и тенденции на турбинните лопатки

Турбинните лопатки са разделени на две категории: водещи лопатки на турбината и работни лопатки на турбината.

Основната функция на направляващите лопатки на турбината е да регулират посоката на потока на отработените газове от горивната камера. Работната температура на материала може да достигне до над 1,100°C, а напрежението, понесено от водещите лопатки на турбината, обикновено е по-малко от 70MPa. Този компонент често се бракува поради изкривяване, причинено от голям термичен стрес, пукнатини от термична умора, причинени от внезапни температурни промени, и изгаряния, причинени от местни прекомерни температури.

Турбинните лопатки са разположени в турбинния двигател с най-висока температура, най-сложно напрежение и най-лоша среда. Този компонент трябва да издържа на високи температури и голямо центробежно напрежение и термично напрежение. Температурата, която издържа е 50-100℃ по-ниска от съответните направляващи лопатки на турбината, но при въртене с висока скорост, поради ефектите на аеродинамичната сила и центробежната сила, напрежението върху тялото на лопатката достига 140MPa, а коренът достига 280-560MPa. Непрекъснатото подобряване на структурата и материалите на турбинните лопатки се превърна в един от ключовите фактори за подобряване на работата на самолетните двигатели.

Турбинните лопатки, турбинният вал, турбинният диск и други компоненти заедно образуват турбината на авиационен двигател. Турбината е източникът на енергия, който задвижва компресора и другите аксесоари. Турбината може да бъде разделена на два компонента: ротор и статор:

Ротор на турбина: Това е цяло, съставено от турбинни лопатки, колела, валове и други въртящи се части, монтирани на вала. Той е отговорен за засмукването на въздушен поток с висока температура и високо налягане в горелката, за да поддържа работата на двигателя. Роторът на турбината работи при висока температура и висока скорост и предава голяма мощност, така че условията на работа са изключително тежки. Когато работи при висока температура, роторът на турбината трябва да издържа на изключително висока центробежна сила и също така е подложен на ефекта на аеродинамичния въртящ момент и т.н. Околната среда с висока температура ще намали крайната якост на материала на лопатката на турбината и също ще причини пълзене и ерозия на материала на турбинната лопатка.

Статор на турбината: Състои се от водещи лопатки на турбината, външен пръстен и вътрешен пръстен. Той е фиксиран върху корпуса и основната му функция е да дифузира и коригира въздушния поток за ротора на следващата степен на турбината, за да отговаря на триъгълника на скоростта на работните лопатки на турбината.

За да се подобрят показателите за ефективност като съотношението на тягата към теглото, изискванията за толерантност на лопатките на самолетния двигател и газовите турбини към висока температура и висока скорост на вятъра непрекъснато се увеличават. В масовите авиационни турбовентилаторни двигатели турбинно задвижваният компресор има максимум

Въздухът, влизащ в турбинния двигател, се върти с висока скорост от хиляди обороти в секунда. Въздухът се нагнетява стъпка по стъпка в компресора. Съотношението на налягането на многостепенния компресор може да достигне повече от 25. Въздухът под налягане навлиза в горивната камера на двигателя, смесва се с горивото и изгаря. Горивният пламък трябва да гори стабилно във въздушния поток под високо налягане, протичащ с висока скорост над 100 m/s.

Газовият поток с висока температура и високо налягане от горивната камера задвижва лопатките на турбината да се въртят със скорост от хиляди до десетки хиляди оборота в минута. Обикновено температурата пред турбината надвишава точката на топене на материала на лопатката на турбината. По време на работа турбинните лопатки на съвременните двигатели обикновено трябва да издържат на температури от 1600~1800℃, скорост на вятъра от около 300m/s и огромното въздушно налягане, причинено от тях.

Турбинните лопатки трябва да работят надеждно в продължение на хиляди до десетки хиляди часове в такава изключително тежка работна среда. Турбинните лопатки имат сложни профили и използват голям брой усъвършенствани производствени технологии като насочено втвърдяване, прахова металургия, леене по инвестиционни модели на сложни кухи лопатки, сложно производство на керамични сърцевини и обработка на микроотвори.

Турбинните лопатки са един от компонентите на "двете машини", които имат най-много производствени процеси, най-дълъг цикъл и най-ниска скорост на преминаване. Производството на сложни кухи турбинни лопатки се превърна в основната технология в текущото развитие на "двете машини".

Състояние на пазара и тенденции в развитието

Лопатките в самолетните двигатели и газовите турбини включват главно лопатки на вентилатори, турбинни лопатки и компресорни лопатки, от които стойността на турбинните лопатки представлява около 60% от общата цена на лопатките. В сравнение с лопатките на вентилатора, суровините за турбинните лопатки са по-ценни и по-трудни за обработка.

Като важен горещ компонент на двигателя, турбинните лопатки изискват използването на високотемпературни сплави. Технологията им за топене изисква високи изисквания, а някои метални минерални ресурси са оскъдни. От гледна точка на производствения процес, лопатките на турбината обикновено използват леене по модели за постигане на тънки стени и сложни охлаждащи структури. Трудността на производството е значително по-висока от тази на други остриета.

Например самолетните двигатели CFM56, широко използвани в сериите Boeing 737 и Airbus 320, имат повече от хиляда турбинни перки, всяка от които струва над 10,000 100,000 юана. Единичната цена на турбинните лопатки в някои части дори надхвърля XNUMX XNUMX юана.