Hvorfor bruger flymotorer integrerede vinger? De er nøglen til at flyve! Danmark

Flymotoren er flyets "hjerte" og er også kendt som "industriens kronjuvel". Dens fremstilling integrerer mange banebrydende teknologier i moderne industri, der involverer materialer, mekanisk bearbejdning, termodynamik og andre områder. Da lande har højere og højere krav til motorydelse, udfordrer nye strukturer, nye teknologier og nye processer inden for forskning og udvikling og anvendelse stadig konstant toppen af ​​moderne industri. En af de vigtige faktorer for at forbedre trækkraft-til-vægt-forholdet for flymotorer er den integrerede bladskive.

Fordele ved blisks

Før fremkomsten af ​​den integrerede bladskive skulle motorens rotorblade forbindes med hjulskiven gennem tapper, riller og låseanordninger, men denne struktur formåede efterhånden ikke at opfylde behovene for højtydende flymotorer. Den integrerede klingeskive, der integrerer motorens rotorblade og hjulskiven, er designet og er nu blevet en must-have-struktur for motorer med højt trækkraft-til-vægt-forhold. Det har været meget brugt i militære og civile flymotorer og har følgende fordele.

1.Vægttab:Da fælgen på hjulskiven ikke skal bearbejdes for at installere fer og not til montering af knivene, kan den radiale størrelse af fælgen reduceres betydeligt, hvorved rotorens masse reduceres væsentligt.

2.Reducer antallet af dele:Ud over at hjulskiven og knivene er integreret, er reduktionen af ​​låseanordninger også en vigtig årsag. Flymotorer har ekstremt strenge krav til pålidelighed, og en forenklet rotorstruktur spiller en stor rolle for at forbedre pålideligheden.

3.Reducer tab af luftstrøm:Flugttabet forårsaget af hullet i den traditionelle tilslutningsmetode elimineres, motorens effektivitet forbedres, og trykkraften øges.

Blisken, som reducerer vægten og øger fremdriften, er ikke en let "perle" at få. På den ene side er blisken for det meste lavet af svært bearbejdelige materialer som titanlegering og højtemperaturlegering; til gengæld er dens klinger tynde, og klingens form er kompleks, hvilket stiller ekstremt høje krav til fremstillingsteknologien. Når rotorbladene er beskadigede, kan de desuden ikke udskiftes enkeltvis, hvilket kan medføre, at blisken bliver skrottet, og reparationsteknologien er et andet problem.

Fremstilling af blisker

På nuværende tidspunkt er der tre hovedteknologier til fremstilling af integrerede vinger.

• Fem-akset CNC fræsning

Fem-akset CNC fræsning er meget udbredt til fremstilling af blisks på grund af dets fordele ved hurtig reaktion, høj pålidelighed, god forarbejdningsfleksibilitet og kort produktionsforberedelsescyklus. De vigtigste fræsemetoder omfatter sidefræsning, dykfræsning og cykloidal fræsning. Nøglefaktorerne for at sikre blisks succes inkluderer:

Fem-aksede værktøjsmaskiner med gode dynamiske egenskaber

Optimeret professionel CAM-software

Værktøjer og applikationsviden dedikeret til behandling af titanlegeringer/højtemperaturlegeringer

• Elektrokemisk bearbejdning

Elektrokemisk bearbejdning er en fremragende metode til bearbejdning af kanalerne i integrerede bladskiver i flymotorer. Der er flere bearbejdningsteknologier inden for elektrokemisk bearbejdning, herunder elektrolytisk sleevebearbejdning, konturelektrolytisk bearbejdning og CNC elektrolytisk bearbejdning.

Da elektrokemisk bearbejdning hovedsageligt udnytter egenskaben metalopløsning ved anoden i elektrolytten, vil katodedelen ikke blive beskadiget, når den elektrokemiske bearbejdningsteknologi anvendes, og emnet vil ikke blive påvirket af skærekraft, bearbejdningsvarme osv. under bearbejdning. , hvorved restspændingen af ​​den integrerede bladkanal i flymotoren efter bearbejdning reduceres.

Derudover er arbejdstiden for elektrokemisk bearbejdning meget reduceret sammenlignet med femakset fræsning, og den kan bruges i grovbearbejdning, halvbearbejdning og efterbehandling. Der er ikke behov for manuel polering efter bearbejdning. Derfor er det en af ​​de vigtige udviklingsretninger for bearbejdning af integrerede blade i flymotorer.

• Svejsning

Bladene behandles separat og svejses derefter til bladskiven ved elektronstrålesvejsning, lineær friktionssvejsning eller vakuum solid-state diffusionsbinding. Fordelen er, at den kan bruges til fremstilling af integrerede klingeskiver med inkonsekvente klinge- og skivematerialer.

Svejseprocessen stiller høje krav til kvaliteten af ​​bladsvejsning, hvilket direkte påvirker ydeevnen og pålideligheden af ​​flymotorens samlede bladskive. Da de faktiske former for knivene, der anvendes i den svejste knivskive, ikke er konsistente, er knivenes positioner efter svejsning ikke konsistente på grund af begrænsningen af ​​svejsenøjagtighed, og adaptiv behandlingsteknologi er påkrævet for at udføre personlig præcisions CNC fræsning for hver klinge.

Derudover er svejsning en meget vigtig teknologi til reparation af integrerede klinger. Blandt dem har lineær friktionssvejsning, som en fastfasesvejseteknologi, høj svejsefugekvalitet og god reproducerbarhed. Det er en af ​​de mere pålidelige og pålidelige svejseteknologier til svejsning af flymotorrotorkomponenter med højt tryk-til-vægtforhold.

Anvendelse af blisk

1. EJ200 flymotor

EJ200 flymotoren har i alt 3-trins ventilatorer og 5-trins højtrykskompressorer. Enkelte blade svejses til hjulskiven med elektronstråle for at danne en integreret bladskive, som bruges i 3. trins ventilatoren og 1. trins højtrykskompressor. Den integrerede bladskive er ikke svejset sammen med rotorerne på andre trin for at danne en flertrins integreret rotor, men er forbundet med korte bolte. Generelt er det i det tidlige stadie af anvendelsen af ​​integrerede bladskiver.

2. F414 turbofan motor

I F414 turbofanmotoren bruger 2. og 3. trin af 3-trins ventilatoren og de første 3 trin af 7. trins højtrykskompressor integrerede vinger, som behandles ved elektrokemiske metoder. GE har også udviklet en brugbar reparationsmetode. På dette grundlag svejses de integrerede blade på 2. og 3. trin af ventilatoren sammen for at danne en integreret rotor, og 1. og 2. trin af kompressoren er også svejset sammen, hvilket yderligere reducerer rotorens vægt og forbedrer holdbarheden af motoren.

Sammenlignet med EJ200 har F414 taget et stort skridt fremad i anvendelsen af ​​integrerede vinger.

3. F119-PW-100 motor

3-trins blæseren og 6-trins højtrykskompressoren bruger alle integrerede vinger, og 1. trins blæserbladene er hule. De hule blade er svejset til hjulskiven gennem lineær friktionssvejsning for at danne en integreret klinge, som reducerer vægten af ​​rotoren på dette trin med 32 kg.

4. BR715 motor

I store civile motorer er den integrerede bladskive også blevet brugt. BR715-motoren bruger fem-akset CNC-fræseteknologi til at behandle den integrerede klingeskive, som bruges på anden-trins kompressorkompressoren efter blæseren, og de forreste og bagerste integrerede klingeskiver er svejset sammen for at danne en integreret rotor. Den bruges på Boeing 717.