מדוע מנועי מטוסים משתמשים בגפיים אינטגרליים? הם המפתח לעוף!

המנוע האווירי הוא ה"לב" של התאירה ונקרא גם "הנזר התעשייתי". ייצורו משלב טכנולוגיות חידות רבות מתעשיה מודרנית, כולל חומרים, עיבוד מכני, תרמודינמיים ועוד. ככל שהדרישות ליצועי המנוע גבוהות יותר, כך נוצרות מבנים חדשים, טכנולוגיות חדשות ותהליכים חדשים שמחפשים את השיאים של התעשייה המודרנית. אחד הגורמים החשובים להגדלת יחס העוצמה לגודל במנועיavia הוא דיסק הפINS.

יתרונות של blisks

לפני הופעתה של הדיסקה אינטגרלית עם הפינים, היה צורך להתחבר בין הפינים של המנוע לדיסקת ההגה באמצעות קשתות, חורים ומכשירי נעילה, אך מבנה זה לא הצליח יותר לענות על הצרכים של מנועי מטוסים ביצועיים. דיסקת הפינים האינטגרלית שמזמינה את פיני המנוע והדיסקה יחד נוצרה, והפכה עכשיו למבנה הכרחי עבור מנועי מטוסים בעלי יחס דחף-משקל גבוה. היא כבר בשימוש נרחב במנועי מטוסים צבאיים ובמüzים אזרחיים ויש לה את היתרונות הבאים.

1.ירידה במשקל ：מאחר ואין צורך לעבד את הקצה החיצוני של דיסקת ההגה כדי להתקין את הלשון והבור להתקנת הפינים, ניתן לצמצם בצורה דרמטית את הגודל הרדיאלי של הקצה החיצוני, ולכן להפחית באופן משמעותי את מסת הרוטור.

2.להקטין את מספר החלקים ：בנוסף לכך שהדיסק הגלגל והלוחות מובנים יחד, גם הפחתון של מנגנוני נעילה הוא סיבה חשובה. למנועי מטוסים יש דרישות קשות מאוד על אמינות, ומבנה רוטור מפושט שולף תפקיד גדול בשיפור האמינות.

3. פחתת אובדן זרימת אוויר ：האובדן המתרחש עקב הפער במתודת החיבור המסורתית נמחק, מה שמשפר את יעילות המנוע ומרבה את הדחיפה.

הblisk, שמפחית משקל ומרבה דחיפה, אינה "שושנת" קלה להישג. מצד אחד, blisk בדרך כלל עשוי מחומרים קשים לעיבוד כמו תיאניום ועוגן חם; מצד שני, הלוחות שלו דקים וצורת הלוח מסובכת, מה שמציב דרישות גבוהות מאוד על טכנולוגיית הייצור. בנוסף, כאשר הלוחות של הרוטור ניזוקים, הם לא יכולים להוחלף בנפרד, מה שיכול לגרום לביטול blisk, והטכנולוגיה של התיקון היא בעיה נוספת.

ייצור blisks

בזמננו, יש שלוש טכנולוגיות עיקריות לייצור פלטות תואמות.

• חיתוך חמש-ציר CNC

חיתוך חמש-ציר CNC נמצא בשימוש נרחב בייצור פלטת תואמות בשל יתרונותיו של תגובה מהירה, אמינות גבוהה, גמישות מעבדה טובה ומחזור הכנה קצר. שיטות החיתוך העיקריות כוללות חיתוך צדדי, חיתוך אנכי וחיתוך ספירלי. הגורמים המכריעים להצלחת פלטת תואמות כוללים:

מכונות חמש-ציר עם מאפיינים דינמיים טובים

תוכנות CAM מקצועיות מופתות

כלים וידע יישומי מיוחדים לעיבוד תיאניום/AlgorithmException טמפרטורה גבוהה

• עיבוד אלקטרוכימי

עיבוד אלקטרוכימי הוא שיטה מצוינת לעיבוד התעלות של דיסקים של פלטת תואמות של מנועי מטוסים. ישנן מספר טכנולוגיות עיבוד במערכת אלקטרוכימית, כולל עיבוד חשמלי בסleeve, עיבוד חשמלי לפי תבנית ו-CNC חשמלי.

מאחר והחיתוך האלקטרוכימי主要是 משתמש בתכונה של דיסולוציה מתכתית באנודה בחומרת, חלק הקתודה לא ייפגע כאשר הטכנולוגיה של חיתוך אלקטרוכימי מופעלת, והкусם לא יושפע מהכוח החותך, חום חיתוך וכו' במהלך החיתוך, מה שמצמצם את הלחץ השארית של תעלת הלהבים האינטגרלית של מנוע התעופה לאחר החיתוך.

בנוסף, בהשוואה לחיתוך מחומש-ציר, זמן העבודה של חיתוך אלקטרוכימי מופחת בצורה ניכרת, והוא יכול לשמש בフェזות הגross machining, semi-finishing וfinishing. אין צורך בעיבוד ידני לאחר החיתוך. לכן, זהו אחד ממהלכי הפיתוח החשובים של עיבוד תעלת הלהבים האינטגרלית של מנועי תעופה.

• ריתוך

הכפות מעובדות בנפרד, ולאחר מכן מחוברות למשטח הכפות באמצעות חיבור קרני אלקטרון, חיבור שפשוף קווי או חיבור דיפוזי בvacuum מצב מוצק. ההיתרון הוא שהוא יכול לשמש לייצור משטחי כפות שלמים עם חומרי כף ומשטח שונים.

תהליך החיבור מpose דרישות גבוהות על איכות חיבור הכפות, שמשפיע ישירות על התכונות והנאמנות של משטח הכפות של מנוע המטוס בכלל. בנוסף, מכיוון שהצורות האמיתיות של הכפות המשמשות במשטח הכפות המחוברות אינן אחידות, מיקום הכפות לאחר החיבור אינו אחיד בשל הגבלת דיוק החיבור, ויש צורך בטכנולוגיה עיבודית מתאימה כדי לבצע חיתוך CNC מדויק לפי תבנית לכל כף בנפרד.

בנוסף, חיבור בדבקה הוא טכנולוגיה חשובה מאוד בבניית בלדות שלמות. ביניהן, חיבור שורש ליניארי, כטכנית חיבור של שלב מוצק, מספק איכות גבוהה בחיבור ובכדי לשחזר אותו. זו אחת הטכנולוגיות המאובטחות והנאמנות ביותר לחיבור רכיבי גלגל עם יחס דחיפה-משקל גבוה במנועי מטוסים.

תת-_Application של בלדה

1. מנוע מטוס EJ200

המנוע EJ200 כולל סך הכל שלושה שלבים של מעריצים וחמישה שלבים של דוחפים תחת-לחץ. בלדות נבדלות מחוברות לדיסק גלגל באמצעות קרן אלקטרונים כדי ליצור בלדה שלמה, המשמשת בשלב המערה השלישי ושלב הדוחף התחת-לחץ הראשון. הבלדה השלמה לא מחוברת יחד עם גלגלי הסיבוב של השלב האחר כדי ליצור גלגל מרבי שלם, אלא מחוברת באמצעות בולטים קצרים. באופן כללי, זה עדיין שלב מוקדם בהעתקה של בלדות שלמות.

2. מנוע טורבו F414

במנוע הטורבו搂ן F414, המדרגות השניות והשלישיות של מערבל השלוש מדרגות והמדרגות הראשונות שלוש של דחיסה תחתית בעלת שבע מדרגות משתמשות בלהבים אינטגרליים, שנערכו על ידי שיטות אלקטרוכימיות. GE פיתחה גם שיטה אפשרית לתקנה. על בסיס זה, הלהבים האינטגרליים של המדרגות השניות והשלישיות של המערבל מחוברים יחדיו כדי ליצור רוטור אינטגרלי, והמדרגות הראשונות ושנייה של הדחיסה מחוברות גם הן, מה שמחמיר את משקל הרוטור ומגביר את התיקון של המנוע.

לעומת EJ200, ה-F414 עשה קפיצה גדולה בהזדמנויות של להבים אינטגרליים.

3. מנוע F119-PW-100

המערבל בשלוש מדרגות והדחיסה תחתית בשש מדרגות כוללים כולם להבים אינטגרליים, והלהבים הראשונים של המערבל הם חלולים. הלהבים החלולים מחוברים לדיסק גלגל באמצעות חיבור חיכוך ישר כדי ליצור להב אינטגרלי, מה שמצמצם את משקל הרוטור של שלב זה ב-32 ק"ג.

4. מנוע BR715

במנועים אזרחיים גדולים גם נעשה שימוש בדיסק עם לוחות מוטמעים. המנוע BR715 משתמש בטכנולוגיית חיתוך CNC בעלת חמישה צירים כדי לעבד את הדיסק עם הלוחות המוטמעים, שמשתמשים במחומש הסופר של הדרגה השניה לאחר הפאנון, והדיסקים עם הלוחות המוטמעים הקדמי והאחורי נסחפים יחדיו כדי ליצור רוטור שלם. הוא משמש על הבואינג 717.