Miksi lentokoneiden moottoreissa käytetään integroituja teriä? Ne ovat avain lentämiseen! Suomi

Lentokoneen moottori on lentokoneen "sydän" ja tunnetaan myös "teollisuuden kruununjalokivina". Sen valmistuksessa integroidaan monia nykyaikaisen teollisuuden huipputeknologioita, jotka koskevat materiaaleja, mekaanista käsittelyä, termodynamiikkaa ja muita aloja. Kun maissa on yhä korkeammat vaatimukset moottoreiden suorituskyvylle, uudet rakenteet, uudet teknologiat ja uudet prosessit tutkimus- ja kehitystyössä sekä sovelluksissa haastavat edelleen jatkuvasti modernin teollisuuden huippua. Yksi tärkeimmistä tekijöistä lentokoneiden moottoreiden työntövoiman ja painon suhteen parantamisessa on integroitu terälevy.

Bliskien edut

Ennen integroidun siipilevyn syntyä moottorin roottorin lavat piti liittää pyörän levyyn tappien, uurre- ja tappiurien ja lukituslaitteiden kautta, mutta tämä rakenne ei vähitellen täyttänyt korkean suorituskyvyn lentokonemoottoreiden tarpeita. Integroitu terälevy, joka yhdistää moottorin roottorin siivet ja pyörän levyn, suunniteltiin, ja siitä on nyt tullut pakollinen rakenne moottoreissa, joissa on korkea työntövoima-painosuhde. Sitä on käytetty laajalti sotilas- ja siviililentokoneiden moottoreissa, ja sillä on seuraavat edut.

1.Laihtuminen:Koska pyörän kiekon vannetta ei tarvitse työstää terien asennusta varten tarvittavan pontin ja uran asentamiseksi, vanteen säteittäistä kokoa voidaan pienentää huomattavasti, vähentäen siten roottorin massaa merkittävästi.

2.Vähennä osien määrää:Sen lisäksi, että pyörän levy ja terät ovat integroituja, myös lukituslaitteiden vähentäminen on tärkeä syy. Lentokoneiden moottoreilla on erittäin tiukat vaatimukset luotettavuudelle, ja yksinkertaistetulla roottorirakenteella on suuri rooli luotettavuuden parantamisessa.

3.Vähennä ilmavirran menetystä:Perinteisen kytkentätavan aukon aiheuttama pakohäviö eliminoituu, moottorin hyötysuhde paranee ja työntövoima kasvaa.

Blisk, joka vähentää painoa ja lisää työntövoimaa, ei ole helppo "helmi" saada. Toisaalta blisk on enimmäkseen valmistettu vaikeasti prosessoitavista materiaaleista, kuten titaaniseoksesta ja korkean lämpötilan metalliseoksesta; toisaalta sen terät ovat ohuita ja terän muoto on monimutkainen, mikä asettaa erittäin korkeat vaatimukset valmistustekniikalle. Lisäksi kun roottorin siivet ovat vaurioituneet, niitä ei voi vaihtaa yksittäin, mikä voi aiheuttaa bliskin romutuksen, ja korjaustekniikka on toinen ongelma.

Bliskien valmistus

Tällä hetkellä integroitujen terien valmistukseen on kolme pääteknologiaa.

• Viisiakselinen CNC-jyrsintä

Viisiakselista CNC-jyrsintä on laajalti käytössä bliskien valmistuksessa, koska sen etuja ovat nopea vaste, korkea luotettavuus, hyvä käsittelyn joustavuus ja lyhyt tuotannon valmistelujakso. Pääjyrsintämenetelmiä ovat sivujyrsintä, upotusjyrsintä ja sykloidinen jyrsintä. Tärkeitä tekijöitä, jotka varmistavat bliskien onnistumisen, ovat:

Viisiakseliset työstökoneet, joilla on hyvät dynaamiset ominaisuudet

Optimoitu ammattimainen CAM-ohjelmisto

Titaaniseoksen/korkean lämpötilan metalliseosten käsittelyyn omistettu työkalut ja sovellusosaaminen

• Sähkökemiallinen koneistus

Sähkökemiallinen koneistus on erinomainen menetelmä lentokoneiden moottoreiden integroitujen terälevyjen kanavien työstämiseen. Sähkökemiallisessa koneistuksessa on useita työstötekniikoita, mukaan lukien elektrolyyttinen holkkikoneistus, ääriviivaelektrolyyttinen koneistus ja CNC-elektrolyyttinen koneistus.

Koska sähkökemiallinen koneistus hyödyntää pääasiassa metallin liukenemisominaisuutta elektrolyytin anodissa, katodiosa ei vaurioidu sähkökemiallista työstötekniikkaa käytettäessä, eikä työkappaleeseen vaikuta leikkausvoima, työstölämpö jne. koneistuksen aikana , mikä vähentää lentokoneen moottorin kiinteän teräkanavan jäännösjännitystä koneistuksen jälkeen.

Lisäksi verrattuna viisiakseliseen jyrsintään sähkökemiallisen koneistuksen työtunnit pienenevät huomattavasti, ja sitä voidaan käyttää karkeassa työstö-, puoliviimeistely- ja viimeistelyvaiheessa. Käsin kiillotusta ei tarvita koneistuksen jälkeen. Siksi se on yksi tärkeimmistä lentokoneiden moottoreiden integroidun teräkanavan käsittelyn kehityssuunnista.

• Hitsaus

Terät prosessoidaan erikseen ja hitsataan sitten terälevyyn elektronisuihkuhitsauksella, lineaarikitkahitsauksella tai tyhjiö-solid-state diffuusiosidoksella. Etuna on, että sitä voidaan käyttää integroitujen terälevyjen valmistukseen, joissa on epäjohdonmukaiset terä- ja levymateriaalit.

Hitsausprosessilla on korkeat vaatimukset terähitsauksen laadulle, mikä vaikuttaa suoraan lentokoneen moottorin koko terälevyn suorituskykyyn ja luotettavuuteen. Lisäksi koska hitsatussa terälevyssä käytettyjen terien todelliset muodot eivät ole yhdenmukaisia, terien asennot hitsauksen jälkeen eivät ole yhdenmukaisia ​​hitsaustarkkuuden rajoitusten vuoksi, ja mukautuvaa käsittelytekniikkaa tarvitaan yksilöllisen tarkkuus-CNC-jyrsinnän suorittamiseen. jokaiselle terälle.

Lisäksi hitsaus on erittäin tärkeä tekniikka integroitujen terien korjauksessa. Niistä lineaarisella kitkahitsauksella kiinteäfaasihitsausteknologiana on korkea hitsausliitoslaatu ja hyvä toistettavuus. Se on yksi luotettavimmista ja luotettavimmista hitsaustekniikoista korkean työntövoima-painosuhteen hitsaukseen lentokoneen moottorin roottorikomponenttien hitsaukseen.

Bliskin soveltaminen

1. EJ200 lentokoneen moottori

EJ200-lentokoneen moottorissa on yhteensä 3-portaiset tuulettimet ja 5-vaiheiset korkeapainekompressorit. Yksittäiset siivet hitsataan elektronisuihkulla pyörän kiekkoon kiinteäksi siipilevyksi, jota käytetään 3. vaiheen tuulettimessa ja 1. vaiheen korkeapainekompressorissa. Integroitua terälevyä ei ole hitsattu yhteen muiden portaiden roottoreiden kanssa monivaiheiseksi integroiduksi roottoriksi, vaan se yhdistetään lyhyillä pulteilla. Yleisesti ottaen se on integroitujen terälevyjen käytön alkuvaiheessa.

2. F414-turbiinimoottori

F414-turbiinimoottorissa 2-vaiheisen tuulettimen 3. ja 3. vaihe sekä 3. vaiheen korkeapainekompressorin 7 ensimmäistä vaihetta käyttävät integroituja siipiä, jotka käsitellään sähkökemiallisin menetelmin. GE on myös kehittänyt toteuttamiskelpoisen korjausmenetelmän. Tällä perusteella puhaltimen 2. ja 3. vaiheen kiinteät siivet hitsataan yhteen kiinteäksi roottoriksi, ja myös kompressorin 1. ja 2. vaihe hitsataan yhteen, mikä edelleen vähentää roottorin painoa ja parantaa kestävyyttä. moottorista.

EJ200:een verrattuna F414 on ottanut suuren askeleen eteenpäin integroitujen terien käytössä.

3. F119-PW-100 moottori

3-portaisessa tuulettimessa ja 6-vaiheisessa korkeapainekompressorissa on kaikki kiinteät siivet, ja 1-vaiheen tuulettimen siivet ovat onttoja. Ontot terät hitsataan pyörän levyyn lineaarisella kitkahitsauksella yhtenäiseksi teräksi, mikä vähentää tämän vaiheen roottorin painoa 32 kg.

4. BR715 moottori

Suurissa siviilimoottoreissa on myös käytetty kiinteää terälevyä. BR715-moottori käyttää viisiakselista CNC-jyrsintätekniikkaa integroidun terälevyn prosessoimiseen, jota käytetään toisen vaiheen ahtimen kompressorissa tuulettimen jälkeen, ja etu- ja takalevyt on hitsattu yhteen kiinteän roottorin muodostamiseksi. Sitä käytetään Boeing 717:ssä.