Pourquoi les moteurs d'avion utilisent-ils des pales intégrées ?

01 Avantages de la pale intégrée

Avant l'émergence de la roue à pales intégrées, les pales rotatives du moteur devaient être connectées au disque par intermédiaire de tenons, d'entailles et de dispositifs de verrouillage, mais cette structure n'a progressivement plus répondu aux besoins des moteurs d'avions haute performance. La roue à pales intégrées, qui combine les pales rotatives du moteur et le disque, a été conçue et est désormais une structure indispensable pour les moteurs à fort rapport poussée/poids. Elle est largement utilisée dans les moteurs d'avions militaires et civils et présente les avantages suivants.

1. Perte de poids

Comme il n'est pas nécessaire de usiner les languettes et les rainures pour installer les pales sur le bord du disque, la dimension radiale du bord peut être considérablement réduite, ce qui diminue significativement la masse du rotor.

2. Réduire le nombre de pièces

Outre le fait que le disque et les pales sont intégrés, la réduction des dispositifs de verrouillage est également une raison importante. Les moteurs d'avion ont des exigences très strictes en matière de fiabilité, et la simplification de la structure du rotor joue un grand rôle dans l'amélioration de la fiabilité.

3. Réduire les pertes de flux d'air

La perte d'échappement causée par l'interstice dans la méthode de connexion traditionnelle est éliminée, l'efficacité de fonctionnement du moteur est améliorée et la poussée est augmentée.

Le disque à pale intégrale réduit non seulement le poids mais augmente également la poussée, ce qui est favorable à l'amélioration du rapport poussée/poids. Naturellement, ce n'est pas une tâche facile. D'une part, le disque à pale intégrale utilise principalement des matériaux difficiles à usiner comme l'alliage de titane et l'alliage à haute température ; d'autre part, ses pales sont fines et leur forme complexe impose des exigences extrêmement élevées en matière de technologie de fabrication. De plus, lorsque les pales du rotor sont endommagées, elles ne peuvent pas être remplacées individuellement, ce qui peut entraîner l'obsolescence du disque à pale intégral, et la technologie de réparation reste un autre problème.

Fabrication du disque à pale intégrale 02

Actuellement, il existe trois principales technologies pour la fabrication de pales intégrales.

1. Usinage 5 axes CNC

L'usinage 5 axes CNC est largement utilisé dans la fabrication des disques à pales en raison de ses avantages tels que une réponse rapide, une haute fiabilité, une bonne flexibilité de traitement et un cycle de préparation de production court. Les principales méthodes d'usinage comprennent l'usinage par flanc, l'usinage plongeant et l'usinage cycloïdal. Les facteurs clés pour garantir le succès des disques à pales incluent :

1) Machines-outils à cinq axes avec de bonnes caractéristiques dynamiques

2) Logiciels CAM professionnels optimisés

3) Outils et connaissances spécifiques aux applications dédiées au traitement des alliages de titane/alliages à haute température

2. Usinage électrochimique

L'usinage électrochimique est une méthode excellente pour usiner les canaux des disques de pales intégrales des moteurs d'avion. Il existe plusieurs technologies d'usinage en électrochimie, y compris l'usinage électrolytique tubulaire, l'usinage électrolytique de contour et l'usinage électrolytique CNC.

Comme l'usinage électrochimique utilise principalement la propriété de dissolution du métal à l'anode dans l'électrolyte, la partie cathodique ne sera pas endommagée lors de l'application de la technologie d'usinage électrochimique, et la pièce travaillée ne sera pas affectée par la force de coupe ou la chaleur générée pendant l'usinage, réduisant ainsi le stress résiduel du canal de pâles intégré du moteur d'avion après usinage.

De plus, comparé à l'usinage 5 axes, le temps de travail de l'usinage électrochimique est considérablement réduit et peut être utilisé aux stades d'usinage brut, demi-fin et finition. Il n'est pas nécessaire de polir manuellement après usinage. Par conséquent, c'est l'une des directions de développement importantes pour l'usinage des canaux de pâles intégrées des moteurs d'avions.

3. le soudage

Les pâles sont usinées séparément, puis soudées au disque de pâles par soudage par faisceau d'électrons, soudage par friction linéaire ou par diffusion solide sous vide. Son avantage est qu'il peut être utilisé pour fabriquer des disques de pâles intégraux avec des matériaux de pâle et de disque différents.

Le procédé de soudure impose des exigences strictes sur la qualité du soudage des lames, ce qui affecte directement les performances et la fiabilité du disque de lames de l moteur d'avion. De plus, en raison des formes réelles des lames utilisées dans le disque de lames soudé qui ne sont pas identiques, les positions des lames après soudure ne sont pas alignées en raison des limites de précision du soudage, et une technologie de traitement adaptatif est nécessaire pour effectuer un usinage CNC de précision personnalisé pour chaque lame.

De plus, le soudage est une technologie très importante dans la réparation des pales intégrales. Parmi elles, le soudage par frottement linéaire, en tant que technologie de soudage à phase solide, offre une haute qualité des joints de soudage et une bonne reproductibilité. C'est l'une des technologies de soudage les plus fiables et dignes de confiance pour souder les composants rotoriques des moteurs d'avion à fort rapport poussée-poids.