Zašto letski motori koriste cjelovite lopatice? One su ključ za let!

Motorna jedinica letelica je "srce" letelice i također se poznaje kao "kruna industrije". Njena proizvodnja integrira mnoge vrhunske tehnologije moderne industrije, uključujući materijale, mehaničku obradu, termodinamiku i druge područja. Kako zemlje postavljaju sve više zahtjeva prema performansama motora, nove strukture, nove tehnologije i nove procese u istraživanju i primjeni su stalno izazivaju vrhunac moderne industrije. Jedan od važnih čimbenika za poboljšanje omjera jačine na težinu motorne jedinice letelice je cjeloviti disk lopatica.

Prednosti bliskova

Prije pojavljenja cjelovite ploče s lopaticama, rotorske lopatice motora su morale biti spojene s kotačnom pločom putem šipova, udubina za šipove i zaključnih uređaja, ali je ovaj konstruktivni oblik postao neuspješan za ispunjavanje potreba visoko performantnih letjeljskih motora. Dizajniran je cjeloviti sustav koji integrira rotorske lopatice i kotačnu ploču, koji danas postaje ključna struktura za mote sa visokim omjerom potiska težine. Već se široko koristi u vojnim i civilnim letjeljskim motorima i ima sljedeće prednosti.

1.Gubitak težine ：Kako rub kotačne ploče ne mora biti obradivan kako bi se instalirali šipovi i udubine za lopatice, radijalna veličina ruba može biti znatno smanjena, time se značajno smanjuje masa rotora.

2.Smanjuje broj dijelova ：Pored činjenice da je kotačni disk i lopatica integrirani, smanjenje zaključnih uređaja je također važan razlog. Vozila sa zrakom imaju vrlo stroge zahtjeve na pouzdanost, a pojednostavljen rotorski sustav igra veliku ulogu u poboljšanju pouzdanosti.

3.Smanji gubitke protoka zraka ：Uklonjen je gubitak izbjegavanja uzrokovan prazninom u tradiicionalnom načinu spajanja, poboljšana je učinkovitost motora i povećana je potisnina.

Blisk koji smanjuje težinu i povećava potisnинu nije lako dobiti "perlu". S jedne strane, blisk uglavnom se čini od teško obradivih materijala poput titanove legure i visokotemperaturne legure; s druge strane, njegove lopaticе su tanke i oblik lopatica je složen, što stavlja izuzetno visoke zahtjeve na tehnologiju proizvodnje. Također, kada su rotorske lopaticе oštećene, ne mogu se zamijeniti pojedinačno, što može uzrokovati odbacivanje bliska, a tehnologija popravke je još jedan problem.

Proizvodnja bliska

U trenutku postoje tri glavne tehnologije za proizvodnju cjelovitih lopatica.

• Petosmjerna CNC friziranje

Petosmjerno CNC friziranje široko se koristi u proizvodnji bliskova zbog svojih prednosti brze odzivanosti, visoke pouzdanosti, dobre obradne fleksibilnosti i kratkog ciklusa pripreme proizvodnje. Glavni načini friziranja uključuju bočno friziranje, uspravno friziranje i cikloidalno friziranje. Ključni faktori za osiguravanje uspjeha bliskova uključuju:

Petosmjerni strojevi s dobrom dinamičkom karakteristikom

Optimizirano profesionalno CAM softver

Alati i znanje posvećeno obradi titanovih alijansa / visokotemperaturnih alijansa

• Elektrohimijačka obrada

Elektrohimijačka obrada je izvrstan način za obradu kanala cjelovitih lopatica motornih blokova letalnih motora. Postoji nekoliko tehnologija obrade u elektrohimijačkoj obradi, uključujući elektrolitsko obočno ob-radu, konturelektrolitsku obradu i CNC elektrolitsku obradu.

Kako elektrokemijsko frodovanje glavno koristi svojstvo disolucije metala na anodu u elektrolitu, katoda pri tome neće biti oštećena tijekom primjene elektrokemijske tehnologije frodovanja, a radni materijal tijekom obrade neće biti utjecajem sile reza, topline obrade itd., čime se smanjuje ostatak napona u cijelom kanalu lopatica avijskog motora nakon obrade.

Pored toga, usporedbeno s petoosičkim frizovanjem, radno vrijeme elektrokemijskog frodovanja znatno se smanjuje i može se koristiti u fazi hrubog, poluravnanog i ravnanog obrascanja. Nakon obrade nije potrebno ručno licitati. Zbog toga je jedan od važnih smjerova razvoja obrade cijelog kanala lopatica avijskog motora.

• Zavarivanja

Klinovi se obradjuju zasebno, a zatim su spajani na klinoviti disk elektronnim ljepljenjem, linearnom trenjskom svarenjem ili vakuumnim solidnim difuznim spojem. Prednost je što se može koristiti za izradu cjelovitih klinovitih diska s nekonzistentnim materijalima klina i diska.

Proces svarenja ima visoke zahtjeve na kvalitetu svarenja klina, što direktno utječe na performanse i pouzdanost cijelog klinovitog diska letskog motora. Također, kako stvarne oblike klina koji se koriste u svarenom klinovitom disku nisu konzistentni, pozicije klina nakon svarenja nisu konzistentne zbog ograničenja preciznosti svarenja, pa je potrebna adaptivna tehnologija za izvršavanje personaliziranog preciznog CNC friziranja za svaki klin.

Pored toga, svarka je vrlo važna tehnologija u popravci cijelih listova. Među njima, linearna trenjska svarka, kao čvrstofazna svarka, ima visoku kvalitetu spoja i dobru reprodukciju. To je jedna od pouzdanijih i povjerenijih tehnologija svarke za svarivanje komponenti rotorova letjeljskog motora s visokim omjerom potiska i težine.

Primjena cijelog listova

1. EJ200 letjeljski motor

EJ200 letjeljski motor ima ukupno 3 stupnja ventilatora i 5 stupnjeva visoke tlaka kompresora. Jedinice su svarivane na kotulu elektronnim zrakom kako bi se formirao cijeli listo-kotuljni disk, koji se koristi u trećem stupnju ventilatora i prvim stupnju kompresora visoke tlaka. Cijeli listo-kotuljni disk nije svaran zajedno s rotorima drugih stupnjeva da bi se formirao višestupanjni cijeli rotor, već je spojen kratkim vijcima. Općenito govoreći, nalazi se u rani fazi primjene cijelih listo-kotuljnih diskova.

2. F414 turboventilatorski motor

U F414 turboventilskom motoru, 2. i 3. stupnjevi trostupnjačnog ventilatora i prvi 3 stupnja sedmog stupnja visoke-tlaka kompresora koriste cjelovite listove, koji se obrade elektrohemijskim metodama. GE je također razvio izvedivu metodu popravke. Na temelju toga, cjeloviti listovi 2. i 3. stupnja ventilatora su spojeni za oblikovanje cjelovitog rotor, a 1. i 2. stupnja kompresora su također spojeni, što dalje smanjuje težinu rotora i poboljšava trajnost motora.

U usporedbi s EJ200, F414 je učinio veliki korak naprijed u primjeni cjelovitih listova.

3. F119-PW-100 motor

Trostupnjačni ventilator i šestostupnjačni visoke-tlaka kompresor koriste sve cjelovite listove, a listovi prve faze ventilatora su praznini. Praznine liste su spojene na kotačnu ploču linearnim trenjem za oblikovanje cjelovitog lista, što smanjuje težinu rotora ove faze za 32kg.

4. BR715 motor

U velikim građanskim motorima koristilo se i jednokrilo krilasto kolo. Motor BR715 koristi petoosnu CNC režbarenju za obradu jednokrilastog kola, koje se koristi na drugom stupnju presavjetiva kompresora iza ventilatora, a prije i iza jednokrilastih kola spaja se varivo u cjelovito rotorno skuplje. Koristi se na Boeingu 717.