विमान के इंजन में इंटीग्रल ब्लेड का इस्तेमाल क्यों किया जाता है? वे उड़ान भरने की कुंजी हैं! भारत

विमान का इंजन विमान का "हृदय" होता है और इसे "उद्योग का मुकुट रत्न" भी कहा जाता है। इसका निर्माण आधुनिक उद्योग में कई अत्याधुनिक तकनीकों को एकीकृत करता है, जिसमें सामग्री, यांत्रिक प्रसंस्करण, ऊष्मागतिकी और अन्य क्षेत्र शामिल हैं। चूंकि देशों में इंजन के प्रदर्शन के लिए उच्च और उच्च आवश्यकताएं हैं, इसलिए अनुसंधान और विकास और अनुप्रयोग में नई संरचनाएं, नई प्रौद्योगिकियां और नई प्रक्रियाएं अभी भी आधुनिक उद्योग के शिखर को लगातार चुनौती दे रही हैं। विमान इंजन के थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात को बेहतर बनाने में महत्वपूर्ण कारकों में से एक इंटीग्रल ब्लेड डिस्क है।

ब्लिस्क के लाभ

इंटीग्रल ब्लेड डिस्क के उद्भव से पहले, इंजन के रोटर ब्लेड को टेनन, मोर्टिस और टेनन ग्रूव और लॉकिंग डिवाइस के माध्यम से व्हील डिस्क से जोड़ा जाना आवश्यक था, लेकिन यह संरचना धीरे-धीरे उच्च प्रदर्शन वाले विमान इंजन की जरूरतों को पूरा करने में विफल रही। इंजन रोटर ब्लेड और व्हील डिस्क को एकीकृत करने वाली इंटीग्रल ब्लेड डिस्क को डिज़ाइन किया गया था, और अब यह उच्च थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात वाले इंजनों के लिए एक जरूरी संरचना बन गई है। इसका व्यापक रूप से सैन्य और नागरिक विमान इंजनों में उपयोग किया गया है और इसके निम्नलिखित फायदे हैं।

1.वजन में कमी:चूंकि ब्लेड स्थापित करने के लिए जीभ और नाली स्थापित करने के लिए पहिया डिस्क के रिम को मशीनिंग की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए रिम के रेडियल आकार को बहुत कम किया जा सकता है, जिससे रोटर का द्रव्यमान काफी कम हो जाता है।

2.भागों की संख्या कम करें:इस तथ्य के अलावा कि व्हील डिस्क और ब्लेड एकीकृत हैं, लॉकिंग डिवाइस की कमी भी एक महत्वपूर्ण कारण है। विमान इंजन की विश्वसनीयता पर बहुत सख्त आवश्यकताएं हैं, और एक सरलीकृत रोटर संरचना विश्वसनीयता को बेहतर बनाने में एक बड़ी भूमिका निभाती है।

3.वायु प्रवाह हानि को कम करें:पारंपरिक कनेक्शन विधि में अंतराल के कारण होने वाली पलायन हानि समाप्त हो जाती है, इंजन की दक्षता में सुधार होता है, और थ्रस्ट बढ़ जाता है।

वजन कम करने और जोर बढ़ाने वाला ब्लिस्क एक आसान "मोती" नहीं है जिसे पाना आसान नहीं है। एक ओर, ब्लिस्क ज्यादातर टाइटेनियम मिश्र धातु और उच्च तापमान मिश्र धातु जैसी मुश्किल-से-प्रक्रिया सामग्री से बना होता है; दूसरी ओर, इसके ब्लेड पतले होते हैं और ब्लेड का आकार जटिल होता है, जो विनिर्माण प्रौद्योगिकी पर अत्यधिक उच्च मांग रखता है। इसके अलावा, जब रोटर ब्लेड क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, तो उन्हें व्यक्तिगत रूप से प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है, जिससे ब्लिस्क को स्क्रैप किया जा सकता है, और मरम्मत तकनीक एक और समस्या है।

ब्लिस्क का निर्माण

वर्तमान में, इंटीग्रल ब्लेड के निर्माण के लिए तीन मुख्य प्रौद्योगिकियां हैं।

• पांच-अक्ष सीएनसी मिलिंग

पांच-अक्ष सीएनसी मिलिंग का उपयोग ब्लिस्क के निर्माण में व्यापक रूप से किया जाता है क्योंकि इसमें तीव्र प्रतिक्रिया, उच्च विश्वसनीयता, अच्छी प्रसंस्करण लचीलापन और कम उत्पादन तैयारी चक्र के फायदे हैं। मुख्य मिलिंग विधियों में साइड मिलिंग, प्लंज मिलिंग और साइक्लोइडल मिलिंग शामिल हैं। ब्लिस्क की सफलता सुनिश्चित करने के लिए प्रमुख कारक निम्नलिखित हैं:

अच्छे गतिशील विशेषताओं वाले पांच-अक्षीय मशीन उपकरण

अनुकूलित व्यावसायिक CAM सॉफ्टवेयर

टाइटेनियम मिश्र धातु/उच्च तापमान मिश्र धातु प्रसंस्करण के लिए समर्पित उपकरण और अनुप्रयोग ज्ञान

• विद्युत रासायनिक मशीनिंग

इलेक्ट्रोकेमिकल मशीनिंग विमान इंजन के इंटीग्रल ब्लेड डिस्क के चैनलों की मशीनिंग के लिए एक उत्कृष्ट विधि है। इलेक्ट्रोकेमिकल मशीनिंग में कई मशीनिंग तकनीकें हैं, जिनमें इलेक्ट्रोलाइटिक स्लीव मशीनिंग, कंटूर इलेक्ट्रोलाइटिक मशीनिंग और सीएनसी इलेक्ट्रोलाइटिक मशीनिंग शामिल हैं।

चूंकि इलेक्ट्रोकेमिकल मशीनिंग मुख्य रूप से इलेक्ट्रोलाइट में एनोड पर धातु विघटन की संपत्ति का उपयोग करती है, इसलिए इलेक्ट्रोकेमिकल मशीनिंग तकनीक लागू होने पर कैथोड भाग क्षतिग्रस्त नहीं होगा, और मशीनिंग के दौरान वर्कपीस काटने वाले बल, मशीनिंग गर्मी आदि से प्रभावित नहीं होगा, जिससे मशीनिंग के बाद विमान इंजन के अभिन्न ब्लेड चैनल के अवशिष्ट तनाव को कम किया जा सकेगा।

इसके अलावा, पांच-अक्ष मिलिंग की तुलना में, इलेक्ट्रोकेमिकल मशीनिंग के काम के घंटे बहुत कम हो जाते हैं, और इसका उपयोग किसी न किसी मशीनिंग, अर्ध-परिष्करण और परिष्करण चरणों में किया जा सकता है। मशीनिंग के बाद मैनुअल पॉलिशिंग की कोई आवश्यकता नहीं है। इसलिए, यह विमान इंजन इंटीग्रल ब्लेड चैनल प्रसंस्करण के महत्वपूर्ण विकास दिशाओं में से एक है।

• वेल्डिंग

ब्लेड को अलग से संसाधित किया जाता है, और फिर इलेक्ट्रॉन बीम वेल्डिंग, रैखिक घर्षण वेल्डिंग या वैक्यूम सॉलिड-स्टेट डिफ्यूजन बॉन्डिंग द्वारा ब्लेड डिस्क में वेल्डेड किया जाता है। इसका लाभ यह है कि इसका उपयोग असंगत ब्लेड और डिस्क सामग्री के साथ अभिन्न ब्लेड डिस्क के निर्माण के लिए किया जा सकता है।

वेल्डिंग प्रक्रिया में ब्लेड वेल्डिंग की गुणवत्ता पर उच्च आवश्यकताएं होती हैं, जो सीधे विमान इंजन के समग्र ब्लेड डिस्क के प्रदर्शन और विश्वसनीयता को प्रभावित करती हैं। इसके अलावा, चूंकि वेल्डेड ब्लेड डिस्क में उपयोग किए जाने वाले ब्लेड के वास्तविक आकार सुसंगत नहीं होते हैं, वेल्डिंग सटीकता की सीमा के कारण वेल्डिंग के बाद ब्लेड की स्थिति सुसंगत नहीं होती है, और प्रत्येक ब्लेड के लिए व्यक्तिगत सटीक सीएनसी मिलिंग करने के लिए अनुकूली प्रसंस्करण तकनीक की आवश्यकता होती है।

इसके अलावा, इंटीग्रल ब्लेड की मरम्मत में वेल्डिंग एक बहुत ही महत्वपूर्ण तकनीक है। उनमें से, रैखिक घर्षण वेल्डिंग, एक ठोस चरण वेल्डिंग तकनीक के रूप में, उच्च वेल्डिंग संयुक्त गुणवत्ता और अच्छी पुनरुत्पादकता है। यह उच्च थ्रस्ट-टू-वेट अनुपात वाले विमान इंजन रोटर घटकों की वेल्डिंग के लिए अधिक विश्वसनीय और भरोसेमंद वेल्डिंग तकनीकों में से एक है।

ब्लिस्क का अनुप्रयोग

1. EJ200 विमान इंजन

EJ200 विमान इंजन में कुल 3-चरण वाले पंखे और 5-चरण वाले उच्च-दबाव वाले कंप्रेसर हैं। एकल ब्लेड को इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा व्हील डिस्क में वेल्डेड किया जाता है ताकि एक इंटीग्रल ब्लेड डिस्क बनाई जा सके, जिसका उपयोग तीसरे चरण के पंखे और पहले चरण के उच्च-दबाव वाले कंप्रेसर में किया जाता है। इंटीग्रल ब्लेड डिस्क को मल्टी-स्टेज इंटीग्रल रोटर बनाने के लिए अन्य चरणों के रोटर के साथ वेल्डेड नहीं किया जाता है, बल्कि इसे छोटे बोल्ट से जोड़ा जाता है। आम तौर पर, यह इंटीग्रल ब्लेड डिस्क के अनुप्रयोग के शुरुआती चरण में है।

2. F414 टर्बोफैन इंजन

F414 टर्बोफैन इंजन में, 2-चरण वाले पंखे के दूसरे और तीसरे चरण तथा 3वें चरण वाले उच्च दाब कंप्रेसर के पहले 3 चरणों में इंटीग्रल ब्लेड का उपयोग किया जाता है, जिन्हें इलेक्ट्रोकेमिकल विधियों द्वारा संसाधित किया जाता है। GE ने एक व्यवहार्य मरम्मत विधि भी विकसित की है। इस आधार पर, पंखे के दूसरे और तीसरे चरण के इंटीग्रल ब्लेड को एक साथ वेल्ड करके एक इंटीग्रल रोटर बनाया जाता है, और कंप्रेसर के पहले और दूसरे चरण को भी एक साथ वेल्ड किया जाता है, जिससे रोटर का वजन और कम हो जाता है और इंजन की स्थायित्व में सुधार होता है।

EJ200 की तुलना में, F414 ने इंटीग्रल ब्लेड के अनुप्रयोग में एक बड़ा कदम आगे बढ़ाया है।

3. F119-PW-100 इंजन

3-चरणीय पंखा और 6-चरणीय उच्च दाब कंप्रेसर सभी अभिन्न ब्लेड का उपयोग करते हैं, और पहले चरण के पंखे के ब्लेड खोखले होते हैं। खोखले ब्लेड को रैखिक घर्षण वेल्डिंग के माध्यम से पहिया डिस्क में वेल्डेड किया जाता है ताकि एक अभिन्न ब्लेड बनाया जा सके, जो इस चरण के रोटर के वजन को 1 किलोग्राम तक कम कर देता है।

4. BR715 इंजन

बड़े नागरिक इंजनों में भी इंटीग्रल ब्लेड डिस्क का इस्तेमाल किया गया है। BR715 इंजन इंटीग्रल ब्लेड डिस्क को प्रोसेस करने के लिए पांच-अक्ष सीएनसी मिलिंग तकनीक का उपयोग करता है, जिसका उपयोग पंखे के बाद दूसरे चरण के सुपरचार्जर कंप्रेसर पर किया जाता है, और आगे और पीछे के इंटीग्रल ब्लेड डिस्क को एक साथ वेल्ड करके इंटीग्रल रोटर बनाया जाता है। इसका इस्तेमाल बोइंग 717 में किया जाता है।