Zašto zrakoplovni motori koriste integralne lopatice? Oni su ključ letenja! Hrvatska

Zrakoplovni motor je "srce" zrakoplova i poznat je i kao "krunski dragulj industrije". Njegova proizvodnja integrira mnoge vrhunske tehnologije u modernoj industriji, uključujući materijale, mehaničku obradu, termodinamiku i druga područja. Kako zemlje imaju sve veće i veće zahtjeve za performanse motora, nove strukture, nove tehnologije i novi procesi u istraživanju i razvoju i primjeni još uvijek stalno izazivaju vrhunac moderne industrije. Jedan od važnih čimbenika u poboljšanju omjera potiska i težine zrakoplovnih motora je integralni disk s lopaticama.

Prednosti blisksa

Prije pojave integralnog diska s lopaticama, lopatice rotora motora trebale su biti povezane s diskom kotača preko klinova, utora i žljebova za klinove i uređaja za zaključavanje, ali ova struktura postupno nije uspjela zadovoljiti potrebe zrakoplovnih motora visokih performansi. Dizajniran je integralni disk s lopaticama koji integrira lopatice rotora motora i disk kotača i sada je postao obavezna struktura za motore s visokim omjerom potiska i težine. Naširoko se koristi u motorima vojnih i civilnih zrakoplova i ima sljedeće prednosti.

1.Gubitak težine:Budući da obod diska kotača ne treba strojno obrađivati ​​za ugradnju pera i utora za ugradnju noževa, radijalna veličina obruča može se znatno smanjiti, čime se značajno smanjuje masa rotora.

2.Smanjite broj dijelova:Uz činjenicu da su disk kotača i noževi integrirani, smanjenje uređaja za zaključavanje također je važan razlog. Zrakoplovni motori imaju izuzetno stroge zahtjeve u pogledu pouzdanosti, a pojednostavljena struktura rotora igra veliku ulogu u poboljšanju pouzdanosti.

3. Smanjite gubitak protoka zraka:Gubitak izlaza uzrokovan prazninom u tradicionalnoj metodi povezivanja je eliminiran, učinkovitost motora je poboljšana, a potisak je povećan.

Blic, koji smanjuje težinu i povećava potisak, nije lako nabaviti "biser". S jedne strane, blisk je većinom izrađen od materijala koji se teško obrađuju kao što su legura titana i legura za visoke temperature; s druge strane, njegove oštrice su tanke, a oblik oštrice složen, što postavlja izuzetno visoke zahtjeve u tehnologiji proizvodnje. Osim toga, kada su lopatice rotora oštećene, one se ne mogu pojedinačno zamijeniti, što može uzrokovati odlaganje bliska, a problem je i tehnologija popravka.

Izrada bliskova

Trenutno postoje tri glavne tehnologije za proizvodnju integralnih oštrica.

• Petoosno CNC glodanje

Petoosno CNC glodanje naširoko se koristi u proizvodnji bliskova zbog svojih prednosti brzog odziva, visoke pouzdanosti, dobre fleksibilnosti obrade i kratkog proizvodnog ciklusa pripreme. Glavne metode mljevenja uključuju bočno glodanje, uranjanje i cikloidno glodanje. Ključni čimbenici koji osiguravaju uspjeh bliska uključuju:

Petoosni alatni strojevi s dobrim dinamičkim karakteristikama

Optimizirani profesionalni CAM softver

Znanje o alatima i primjeni posvećeno obradi legura titana/legura pri visokim temperaturama

• Elektrokemijska obrada

Elektrokemijska obrada izvrsna je metoda za obradu kanala integralnih diskova lopatica zrakoplovnih motora. Postoji nekoliko tehnologija strojne obrade u elektrokemijskoj obradi, uključujući elektrolitičku obradu rukavca, konturnu elektrolitičku obradu i CNC elektrolitičku obradu.

Budući da elektrokemijska strojna obrada uglavnom koristi svojstvo otapanja metala na anodi u elektrolitu, katodni dio neće biti oštećen kada se primijeni tehnologija elektrokemijske strojne obrade, a na obradak neće utjecati sila rezanja, toplina obrade itd. tijekom obrade , čime se smanjuje zaostalo naprezanje integralnog kanala lopatica motora zrakoplova nakon strojne obrade.

Osim toga, u usporedbi s glodanjem s pet osi, radni sati elektrokemijske obrade znatno su smanjeni, a može se koristiti u fazama grube strojne obrade, poluzavršne i završne obrade. Nema potrebe za ručnim poliranjem nakon strojne obrade. Stoga je to jedan od važnih razvojnih pravaca obrade integralnih kanala lopatica zrakoplovnih motora.

• Zavarivanje

Noževi se obrađuju zasebno, a zatim zavaruju na disk lopatica zavarivanjem elektronskim snopom, linearnim zavarivanjem trenjem ili vakuumskim difuzijskim spajanjem u čvrstom stanju. Prednost je u tome što se može koristiti za proizvodnju integralnih diskova s ​​oštricama s nekonzistentnim materijalima za oštrice i diskove.

Proces zavarivanja ima visoke zahtjeve na kvalitetu zavarivanja lopatica, što izravno utječe na performanse i pouzdanost cjelokupnog diska lopatica motora zrakoplova. Osim toga, budući da stvarni oblici oštrica korištenih u zavarenom disku s oštricama nisu dosljedni, položaji oštrica nakon zavarivanja nisu dosljedni zbog ograničenja točnosti zavarivanja, a za izvođenje personaliziranog preciznog CNC glodanja potrebna je adaptivna tehnologija obrade za svaku oštricu.

Osim toga, zavarivanje je vrlo važna tehnologija u popravku integralnih noževa. Među njima, linearno zavarivanje trenjem, kao tehnologija zavarivanja čvrste faze, ima visoku kvalitetu zavarenog spoja i dobru ponovljivost. To je jedna od pouzdanijih i pouzdanijih tehnologija zavarivanja za zavarivanje komponenti rotora motora zrakoplova s ​​visokim omjerom potiska i težine.

Primjena bliska

1. Zrakoplovni motor EJ200

Zrakoplovni motor EJ200 ima ukupno 3-stupanjske ventilatore i 5-stupanjske visokotlačne kompresore. Pojedinačne lopatice zavarene su na disk kotača pomoću elektronske zrake kako bi se formirao integralni disk s lopaticama, koji se koristi u ventilatoru 3. stupnja i visokotlačnom kompresoru 1. stupnja. Integralni disk s lopaticama nije zavaren zajedno s rotorima drugih stupnjeva u obliku višestupanjskog integralnog rotora, već je spojen kratkim vijcima. Općenito govoreći, u ranoj je fazi primjene integralnih nožastih diskova.

2. F414 turboventilatorski motor

U turboventilatorskom motoru F414, 2. i 3. stupanj 3-stupanjskog ventilatora i prva 3 stupnja 7. stupnja visokotlačnog kompresora koriste integralne lopatice, koje se obrađuju elektrokemijskim metodama. GE je također razvio izvedivu metodu popravka. Na temelju toga, integralne lopatice 2. i 3. stupnja ventilatora su zavarene zajedno kako bi oblikovale integralni rotor, a 1. i 2. stupanj kompresora također su zavareni zajedno, dodatno smanjujući težinu rotora i poboljšavajući trajnost motora.

U usporedbi s EJ200, F414 je napravio veliki korak naprijed u primjeni integralnih oštrica.

3. Motor F119-PW-100

Ventilator s 3 stupnja i visokotlačni kompresor s 6 stupnjeva koriste integralne lopatice, a lopatice ventilatora s 1. stupnjem su šuplje. Šuplje lopatice su zavarene na disk kotača putem linearnog zavarivanja trenjem kako bi oblikovale cjelovitu lopaticu, što smanjuje težinu rotora ovog stupnja za 32 kg.

4. Motor BR715

U velikim civilnim motorima korišten je i integralni disk s lopaticama. Motor BR715 koristi tehnologiju CNC glodanja s pet osi za obradu integralnog diska s lopaticama, koji se koristi na drugom stupnju kompresora superpunjača nakon ventilatora, a prednji i stražnji integralni disk s lopaticama zavareni su zajedno kako bi tvorili integralni rotor. Koristi se na Boeingu 717.