Analiza povijesti razvoja, tržišnog statusa i trendova razvoja turbine lopatica

Istорiја razvoja i trendovi turbinskih lopatica

Turbinske lopatice podijeljene su u dvije kategorije: vodene lopatice turbine i radne lopatice turbine.

Glavna funkcija vodenih lamela turbine jest prilagoditi smjer toka otpaljenog plina iz gorišnje komore. Temperatura rada materijala može dostići više od 1,100 ° C, a napetost koju nose vodene lamеле turbineskih je općenito manja od 70MPa. Ovaj dio se često odbacuje zbog deformacije uzrokovane velikim toplom naprezanjem, toplom umornom šupinama uzrokovanim naglim promjenama temperature i opaženjem uzrokovanim lokalno prekomerno visokim temperaturama.

Turbinske lopatice nalaze se u turbineskom motoru s najvišom temperaturom, najkompleksnijim naprezanjima i najgorim okruženjem. Ovaj dio mora izdržati visoke temperature i velike centripetalne i topline naprezanja. Temperaturu koju izdržava je 50-100 ℃ niža od odgovarajućih turbinskih vodenačkih listova, ali prilikom rotacije visokom brzinom, zbog utjecaja aerodinamičke sile i centrifugalne sile, napetost na tijelo listića dostiže 140MPa, a na temelj 280-560MPa. Nastavna unapređenja strukture i materijala turbinskih listića postala je jedan od ključnih faktora za poboljšanje performansi avionskog motora.

Turbinski listovi, turbinjska osovina, turbinjsko kolo i drugi komponenti zajedno čine turbinu avionskog motora. Turbina je izvor snage koji pogonjava kompresor i druge priborne opreme. Turbina se može podijeliti na dva dijela: rotor i statorka:

Turbinski rotor: To je cjelina koja se sastoji od turbineskih lopatica, kotača, valjeva i drugih rotirajućih dijelova montiranih na val. Odgovoran je za užimanje visoko temperaturnog i visoko pritisknog zraka u sagorivač da bi se održao rad motora. Turbinski rotor radi pri visokoj temperaturi i brzini te prenosi veliku snagu, stoga su njegove radne uvjete izuzetno stroge. Pri radu u visokoj temperaturi, turbineski rotor mora izdržati izuzetno veliku centrifugalnu silu i podložan je utjecaju aerodinamičkog momenta itd. Visokotemperaturna okolina smanjuje granicnu jačinu materijala turbineske lopice te uzrokuje križanje i eroziju materijala turbineske lopice.

Turbinski statore: Sastoji se od turbineskih vodičkih lopatica, vanjskog i unutarnjeg prstena. Fiksiran je na omotač i njegova glavna funkcija je širenje i pravcajenje zraka za sljedeći stup turbineskog rotora kako bi se zadovoljio brzinski trokut turbineskih radnih lopaca.

Kako bi se poboljšali performansi, poput omjera jačine do težine, zahtjevi na toleranciju prema visokim temperaturama i brzina vjetra kod lopatica letjeljskog motora i plinske turbine neprestano rastu. U glavnim letjeljskim turboventilatorskim motorima, turbina koja pogoni kompresor ima maksimalno

Zrak koji ulazi u turbinski motor rotira brzinom hiljade okretaja po sekundi. Zrak se korak po koraku stiže u kompresoru. Omjer tlaka višestupnog kompresora može biti veći od 25. Stisnuti zrak ulazi u gorivnu komoru motora, miješa se s gorivom i gore. Plamena goriva mora stabilno goret u visokotlakom zraku koji teče brzinom većom od 100m/s.

Tok plina visoke temperature i visokog tlaka iz gorišne komore privodi turbinu da se okreće brzinom od hiljada do desetina hiljada okretaja po minuti. Obično je temperatura prije turbine veća od točke tijepa materijala turbinskih lopatica. Tijekom rada, lopatice moderne motore obično moraju istraživati temperature od 1600~1800 ℃ , brzine vjetra od oko 300m/s i ogromnog zrakosnog tlaka uzrokovane njima.

Lopatice turbine moraju pouzdano raditi tisućama do desetina tisuća sati u ovako ekstremnom radnom okruženju. Lopatice turbine imaju složene profekte i koriste veliki broj naprednih proizvodnih tehnologija poput smjerovitog čvrstnutja, prašinske metalurgije, ulaganja složenih praznih lopatica, proizvodnje složenih keramičkih jezgra i mikro-otvor obrade.

Lopatica turbine je jedan od komponenti "dvije mašine" koji imaju najviše izrađivanje procesa, najduži ciklus i najnižu stopu prolaska. Proizvodnja složenih praznih lopatica turbine postala je jezgra tehnologija u trenutnom razvoju "dvije mašine".

Tržišni status i trendovi razvoja

Lopatice u avionskim motorima i plinskim turbinama uglavnom uključuju ventilatorne lopatice, lopatice turbine i kompresorske lopatice, od kojih vrijednost lopatica turbine čini oko 60% ukupne cijene lopatica. U usporedbi s ventilatorskim lopaticama, sirovine za lopatice turbine su dragocjenije i teže za obradu.

Kao važan komponent na toplom dijelu motora, turbine zahtijevaju uporabu visokotemperaturnih alija materijala. Tehnologija njihove ticanja zahtijeva visoke zahtjeve, a neki metalni mineralni resursi su retki. U smislu proizvodnje, turbine općenito koriste investicijsko ticanje kako bi se postigle tanka zida i složene hlađajne strukture. Teškoća proizvodnje je znatno veća od one kod drugih lopatica.

Na primjer, CFM56 avionski motori široko korišteni u seriji Boeing 737 i Airbus A320 imaju preko tisuću turbine lopatica, pri čemu svaka košta više od 10.000 juana. Jedinica cijena turbine lopatica za određene dijelove čak premašuje 100.000 juana.