Analyse af udviklingshistorien, markedsstatus og udviklingstrend for turbinevinger Danmark

Udviklingshistorie og trends for turbineblade

Turbinevinger er opdelt i to kategorier: turbinestyrevinger og turbinearbejdsvinger.

Turbinestyreskovlenes hovedfunktion er at justere strømningsretningen af ​​udstødningsgassen fra forbrændingskammeret. Materialets driftstemperatur kan nå op til over 1,100°C, og spændingen påført af turbine ledeskovle er generelt mindre end 70 MPa. Denne komponent kasseres ofte på grund af forvrængning forårsaget af store termiske spændinger, termiske træthedsrevner forårsaget af pludselige temperaturændringer og forbrændinger forårsaget af lokale for høje temperaturer.

Turbinebladene er placeret i turbinemotoren med den højeste temperatur, den mest komplekse belastning og det værste miljø. Denne komponent skal modstå høje temperaturer og store centrifugalspændinger og termiske spændinger. Temperaturen den tåler er 50-100℃ lavere end de tilsvarende turbinestyreblade, men når den roterer med høj hastighed, på grund af virkningerne af aerodynamisk kraft og centrifugalkraft, når spændingen på vingelegemet 140 MPa, og roden når 280-560 MPa. Den kontinuerlige forbedring af strukturen og materialerne af turbineblade er blevet en af ​​nøglefaktorerne for at forbedre ydeevnen af ​​flymotorer.

Turbinebladene, turbineakslen, turbineskiven og andre komponenter danner tilsammen turbinen i en flymotor. Turbinen er den strømkilde, der driver kompressoren og andet tilbehør. Turbinen kan opdeles i to komponenter: rotoren og statoren:

Turbinerotor: Det er en helhed sammensat af turbineblade, hjul, aksler og andre roterende dele monteret på akslen. Det er ansvarligt for at suge høj temperatur og højtryksluftstrøm ind i brænderen for at opretholde driften af ​​motoren. Turbinerotoren arbejder ved høj temperatur og høj hastighed og transmitterer høj effekt, så dens arbejdsforhold er ekstremt barske. Ved arbejde ved høj temperatur skal turbinerotoren modstå ekstremt høj centrifugalkraft, og er også udsat for påvirkningen af ​​aerodynamisk drejningsmoment osv. Højtemperaturmiljøet vil reducere den ultimative styrke af turbinebladets materiale, og vil også forårsage krybning og erosion af turbinebladets materiale.

Turbinestator: Den er sammensat af turbinestyreblade, ydre ring og indre ring. Den er fastgjort på kabinettet, og dens hovedfunktion er at sprede og ensrette luftstrømmen til næste trins turbinerotor for at opfylde hastighedstrekanten for turbinens arbejdsblade.

For at forbedre ydelsesindikatorer såsom forholdet mellem trækkraft og vægt øges kravene til flymotorers og gasturbines tolerance over for høj temperatur og høj vindhastighed konstant. I almindelige fly turbofanmotorer har den turbinedrevne kompressor et maksimum på

Luften, der kommer ind i turbinemotoren, roterer med en høj hastighed på tusindvis af omdrejninger i sekundet. Luften sættes trin for trin under tryk i kompressoren. Trykforholdet for flertrinskompressoren kan nå mere end 25. Den tryksatte luft kommer ind i motorens forbrændingskammer, blandes med brændstoffet og brænder. Brændstofflammen skal brænde stabilt i højtryksluftstrømmen, der strømmer med en høj hastighed på mere end 100m/s.

Den høje temperatur, højtryksgasstrøm fra forbrændingskammeret driver turbinebladene til at rotere med en hastighed på tusinder til titusindvis af omdrejninger i minuttet. Normalt overstiger temperaturen før turbinen smeltepunktet for turbinebladets materiale. Under drift skal turbinebladene på moderne motorer normalt modstå temperaturer på 1600~1800℃, vindhastigheder på omkring 300m/s, og det enorme lufttryk forårsaget af dem.

Turbinevinger skal arbejde pålideligt i tusinder til titusinder af timer i et så ekstremt barskt arbejdsmiljø. Turbinevinger har komplekse profiler og bruger et stort antal avancerede fremstillingsteknologier såsom retningsbestemt størkning, pulvermetallurgi, kompleks støbning af hule vinger, kompleks keramisk kernefremstilling og mikrohulbehandling.

Turbinevinger er en af ​​komponenterne i de "to maskiner", der har de fleste fremstillingsprocesser, den længste cyklus og den laveste gennemslagshastighed. Fremstillingen af ​​komplekse hule turbinevinger er blevet kerneteknologien i den nuværende udvikling af de "to maskiner".

Markedsstatus og udviklingstendenser

Vingerne i flymotorer og gasturbiner omfatter hovedsageligt ventilatorvinger, turbinevinger og kompressorvinger, hvoraf værdien af ​​turbinevinger udgør omkring 60 % af de samlede vingeomkostninger. Sammenlignet med ventilatorvinger er råmaterialerne til turbinevinger mere værdifulde og sværere at behandle.

Som en vigtig hot-end komponent i motoren kræver turbineblade brug af højtemperatur legeringsmaterialer. Deres smelteteknologi kræver høje krav, og nogle metalmineralressourcer er knappe. Med hensyn til fremstillingsprocessen bruger turbinevinger generelt investeringsstøbning til at opnå tynde vægge og komplekse kølestrukturer. Fremstillingsbesværet er betydeligt højere end for andre klinger.

For eksempel har CFM56-flymotorerne, der er meget udbredt i Boeing 737-serien og Airbus 320-serien, mere end tusinde turbinevinger, der hver koster mere end 10,000 yuan. Enhedsprisen på turbinevinger i visse dele overstiger endda 100,000 yuan.