Od ohně k letu: Objevování údivuhodností termální technologie v výrobě leteckých motorů - Rekristalizace

Technika inhibice

Vynikající vlastnosti jednkového superalloyu jsou převážně způsobeny odstraněním hraničních ploch jednkových list, a rekristalizace by významně snížila vysokotemperaturní odolnost původního jednkového slitin. Poté, co je provedeno lití jednkového listu, je nutné provést zpracování gázového filmového otvoru, šlechování hřebenového zubu, frézování okrajové desky, svařování procesního otvoru na špičce listu, tepelné zpracování, montáž a další následné zpracování. Během běhu motoru je list podroben vlivu teplého a chladného vzduchu, vysoké teploty, obrovskému zátěži a prudkému vibraci při vysokorychlostní rotaci, což může vést k rekristalizaci. Už bylo několik selhání turbinových lopatek. Proto se v posledních letech domácí i zahraniční výzkum zaměřuje na předběžné tepelné zpracování pro obnovu, uhlíkování, nanášení nátěrů a odstraňování deformované povrchové vrstvy a dalších souvisejících metod pro potlačení rekristalizace a přidání elementů pro posílení hranic do práce spojené s opravou rekristalizace.

3D tisková technologie

3D tisk, také známý jako additivní výroba, integruje CAD, CAM, práškovou metalurgii, laserovou zpracování a další technologie. Pomocí 3D tiskové technologie můžeme přeměnit myšlenky "mozku" na trojrozměrnou entitu a vytisknout obrázek součásti na počítači do „reálné“ součásti. 3D tisková technologie provedla „revoluční“ změnu ve výrobní technologii a konceptu zpracování. Australská univerzita Monash úspěšně vyrobila první světový 3D natištěný proudový motor. Zároveň spolupracuje s Boeingem, skupinou Airbus a skupinou Safran, aby poskytovala 3D natištěné prototypy motorů pro Boeing a další pro letové testy. S pomocí 3D tiskové technologie lze čas výroby motorových dílů snížit z tří měsíců na šest dní.

V Číně byla použita technologie 3D tisku pro opravu a znovupoužití nosných částí špiček lopatek vysokoobratového kompresoru turboventilátorového motoru. Technologie 3D tisku již byla použita k výrobě nesnosných dílů a statických součástí motoru, přičemž jsou mechanické vlastnosti těchto dílů aktivně hodnoceny. Současně probíhá rozsáhlý výzkum v oblasti využití technologie 3D tisku pro výrobu rotujících částí motoru, jako jsou nosné díly atd.

Technologie zpracování vyfukové hrany lopatky (přední a zadní hrana)

Kvalita obrábění vstupní a výstupní hrany lopatky leteckého motoru je jedním z klíčových faktorů ovlivňujících aerodynamické vlastnosti letadlového motoru. Vstupní a výstupní hrana je také částí lopatky, kde nejčastěji vznikají defekty, a citlivou oblastí titanové slitiny. Velké množství poruch motoru je způsobeno obráběcími defekty vstupní a výstupní hrany lopatky. Protože vstupní a výstupní hrana lopatky je nejtunělejší částí lopatky a jejím okrajem, má špatnou tuhost a velké deformace při zpracování, a často se objevuje čtvercovitá nebo ostrá forma vstupní a výstupní hrany lopatky. V hromadné výrobě lopatek motoru dosud nebyly úplně vyřešeny klíčové technologické problémy efektivního a kvalitního zpracování vstupní a výstupní hrany lopatek.

Adaptivní technologie zpracování

Adaptivní technologie obrábění je rozdělena na tři formy, totiž adaptivní plánování dráhy nástroje, adaptivní řízení číslicového systému a adaptivní obrábění kombinované s digitálním detekčním systémem [3]. V Číně byla adaptivní technologie obrábění úspěšně aplikována při přesné formlící/hodící obrábění listů, opravách poškozených listů a při obrábění monolitických disku s použitím lineárního třicí spoje. I když adaptivní technologie obrábění dosáhla průlomů a rozvoje jak v teorii, tak v praxi, stále ještě je inženýrská aplikace adaptivní technologie obrábění horkou výzkumnou technologií výroby leteckých motorů.

Technologie proti únavě materiálu

Materiálové unavení a povrchové strojní vady se staly hlavními příčinami selhání součástí leteckých motorů, a toto selhání nabývá rostoucího trendu. Proto se "protiunavové výroba" stala horkou technologií v oblasti výroby leteckých motorů. Protiváhová technologie výroby spočívá ve zlepšení životnosti součástí změnou struktury a rozložení napětí materiálu během procesu výroby součástí, aniž by se měnil materiál nebo rozměry průřezu. Životnost unavení je hlavně ovlivňována tepelným zpracováním, environmentálním korozi, povrchovou kvalitou, koncentrací napětí, povrchovým napětím a dalšími faktory. Hlavní metodou protiváhové výroby je snížení koncentrace napětí a zvýšení povrchové pevnosti součástí. Snížení koncentrace napětí spočívá v udržení integrity vystrojeného povrchu, a nejlepší způsob jak zvýšit povrchovou pevnost součástí je granulace. Během procesu protiváhové výroby letadlových motorů byly v tradičním procesu granulace vyvinuty různé nové granulační média a široce použity nové technologie jako je laserová granulace, ultrazvuková granulace a vysokotlaká vodní granulace.

Technologie prevence srážek s ptactvem

Časté výskyty srážek s ptactvem se staly nevyhnutelným problémem v rozvoji leteckých motorů a byly provedeny rozsáhlé výzkumy jak doma, tak v zahraničí. V červenci 2015 vydal americký FAA oznámení „Požadavky na srážky s ptactvem pro dopravní letadla“, které nejenom stanovilo konkrétní požadavky a předpisy pro budoucí prevenci srážek s ptactvem a poranění cizími předměty u letadlových motorů, ale také ukázalo nový směr výzkumu pro vývoj nových materiálů motorů a technologií výroby nových struktur.