מדוע מנועי מטוסים משתמשים בלהבים אינטגרליים? הם המפתח לטיסה! יִשְׂרָאֵל

מנוע המטוס הוא ה"לב" של המטוס וידוע גם כ"יהלום שבכתר התעשייה". הייצור שלו משלב טכנולוגיות חדישות רבות בתעשייה המודרנית, הכוללות חומרים, עיבוד מכני, תרמודינמיקה ותחומים נוספים. מכיוון שלמדינות יש דרישות גבוהות יותר ויותר לביצועי המנוע, מבנים חדשים, טכנולוגיות חדשות ותהליכים חדשים במחקר ופיתוח ויישום עדיין מאתגרים ללא הרף את שיא התעשייה המודרנית. אחד הגורמים החשובים בשיפור יחס הדחף למשקל של מנועי מטוסים הוא דיסק הלהב האינטגרלי.

היתרונות של בליסקים

לפני הופעתה של דיסקת הלהב האינטגרלית, היה צורך לחבר את להבי הרוטור של המנוע לדיסק הגלגל באמצעות טונים, חריצי שקע ושקע והתקני נעילה, אך מבנה זה לא הצליח בהדרגה לענות על הצרכים של מנועי מטוסים בעלי ביצועים גבוהים. דיסקת הלהב האינטגרלית המשלבת את להבי רוטור המנוע ודיסק הגלגל תוכננה, וכעת הפכה למבנה חובה עבור מנועים ביחס דחף למשקל גבוה. נעשה בו שימוש נרחב במנועי מטוסים צבאיים ואזרחיים ויש לו את היתרונות הבאים.

1.ירידה במשקל:מכיוון שאין צורך בעיבוד שפה של דיסק הגלגל כדי להתקין את הלשון והחריץ להתקנת הלהבים, ניתן להקטין מאוד את הגודל הרדיאלי של החישוק, ובכך להפחית משמעותית את מסת הרוטור.

2.צמצם את מספר החלקים:בנוסף לעובדה שדיסק הגלגל והלהבים משולבים, צמצום התקני הנעילה היא גם סיבה חשובה. למנועי מטוסים יש דרישות קפדניות ביותר לגבי אמינות, ומבנה רוטור פשוט משחק תפקיד גדול בשיפור האמינות.

3.הפחתת אובדן זרימת אוויר:אובדן הבריחה הנגרם מהפער בשיטת החיבור המסורתית מתבטל, יעילות המנוע משתפרת והדחף גדל.

הבליסק, שמפחית משקל ומגביר דחף, אינו "פנינה" קלה להשגה. מצד אחד, הבליסק עשוי ברובו מחומרים קשים לעיבוד כמו סגסוגת טיטניום וסגסוגת בטמפרטורה גבוהה; מצד שני, הלהבים שלו דקים וצורת הלהב מורכבת, מה שמציב דרישות גבוהות במיוחד לטכנולוגיית הייצור. בנוסף, כאשר להבי הרוטור פגומים, לא ניתן להחליפם בנפרד, מה שעלול לגרום לגרידת הבליק, וטכנולוגיית התיקון היא בעיה נוספת.

ייצור בליסקים

כיום, קיימות שלוש טכנולוגיות עיקריות לייצור להבים אינטגרליים.

• כרסום CNC בעל חמישה צירים

כרסום CNC בעל חמישה צירים נמצא בשימוש נרחב בייצור בליסקים בשל היתרונות של תגובה מהירה, אמינות גבוהה, גמישות עיבוד טובה ומחזור הכנת ייצור קצר. שיטות הכרסום העיקריות כוללות כרסום צד, כרסום צלילה וכרסום ציקלואידי. גורמי המפתח להבטחת הצלחת בליסקים כוללים:

מכונות חמישה צירים עם מאפיינים דינמיים טובים

תוכנת CAM מקצועית אופטימלית

כלים וידע יישומים המוקדשים לעיבוד סגסוגת טיטניום/סגסוגת בטמפרטורה גבוהה

• עיבוד אלקטרוכימי

עיבוד אלקטרוכימי הוא שיטה מצוינת לעיבוד תעלות של דיסקות להב אינטגרליות של מנועי מטוסים. קיימות מספר טכנולוגיות עיבוד שבבי בעיבוד אלקטרוכימי, לרבות עיבוד שרוול אלקטרוליטי, עיבוד קו מתאר אלקטרוליטי ועיבוד שבבי אלקטרוליטי CNC.

מכיוון שעיבוד אלקטרוכימי מנצל בעיקר את התכונה של פירוק מתכת באנודה באלקטרוליט, חלק הקתודה לא ייפגע בעת יישום טכנולוגיית העיבוד האלקטרוכימי, וחומר העבודה לא יושפע מכוח חיתוך, חום עיבוד וכו' במהלך העיבוד. , ובכך להפחית את הלחץ השיורי של ערוץ הלהב האינטגרלי של מנוע המטוס לאחר עיבוד.

בנוסף, בהשוואה לכרסום חמישה צירים, שעות העבודה של עיבוד אלקטרוכימי מופחתות מאוד, וניתן להשתמש בה בשלבי עיבוד גס, חצי גימור וגימור. אין צורך בליטוש ידני לאחר עיבוד שבבי. לכן, זהו אחד מכיווני הפיתוח החשובים של עיבוד תעלות להב אינטגרלי של מנוע מטוס.

• הלחמה

הלהבים מעובדים בנפרד, ולאחר מכן מרותכים לדיסק הלהב על ידי ריתוך קרן אלקטרונים, ריתוך חיכוך ליניארי או הדבקת דיפוזיה במצב מוצק ואקום. היתרון הוא שהוא יכול לשמש לייצור של דיסקים להב אינטגרלי עם חומרי להב ודיסק לא עקביים.

לתהליך הריתוך דרישות גבוהות על איכות ריתוך הלהב, המשפיעה ישירות על הביצועים והאמינות של דיסק הלהב הכולל של מנוע המטוס. בנוסף, מכיוון שהצורות בפועל של הלהבים המשמשים בדיסק הלהב המרותך אינן עקביות, מיקומי הלהבים לאחר הריתוך אינם עקביים עקב מגבלת דיוק הריתוך, ונדרשת טכנולוגיית עיבוד אדפטיבית לביצוע כרסום CNC מדויק מותאם אישית עבור כל להב.

בנוסף, ריתוך הוא טכנולוגיה חשובה מאוד בתיקון להבים אינטגרליים. ביניהם, לריתוך חיכוך ליניארי, כטכנולוגיית ריתוך בשלב מוצק, יש איכות מפרקי ריתוך גבוהה וניתנות לשחזור טובה. זוהי אחת מטכנולוגיות הריתוך האמינות והאמינות יותר לריתוך רכיבי רוטור של מנוע מטוסים ביחס דחף למשקל גבוה.

יישום בליסק

1. מנוע מטוס EJ200

למנוע המטוס EJ200 יש בסך הכל מאווררים 3 שלבים ומדחסים בלחץ גבוה 5 שלבים. להבים בודדים מרותכים לדיסק הגלגל על ​​ידי קרן אלקטרונים ליצירת דיסק להב אינטגרלי, המשמשת במאוורר שלב 3 ובמדחס בלחץ גבוה שלב 1. דיסק הלהב האינטגרלי אינו מרותך יחד עם הרוטורים של שלבים אחרים ליצירת רוטור אינטגרלי רב-שלבי, אלא מחובר עם ברגים קצרים. באופן כללי, זה בשלב מוקדם של היישום של דיסקים להב אינטגרלי.

2. מנוע F414 טורבופאן

במנוע ה-F414 טורבו-פאן, השלב השני והשלישי של מאוורר 2 השלבים ו-3 השלבים הראשונים של מדחס בלחץ גבוה שלב 3 משתמשים בלהבים אינטגרליים, המעובדים בשיטות אלקטרוכימיות. GE פיתחה גם שיטת תיקון אפשרית. על בסיס זה, הלהבים האינטגרליים של השלב השני והשלישי של המאוורר מרותכים יחד ליצירת רוטור אינטגרלי, והשלב הראשון והשני של המדחס מרותכים יחדיו, מה שמפחית עוד יותר את משקל הרוטור ומשפרים את העמידות של המנוע.

בהשוואה ל-EJ200, ה-F414 עשה צעד גדול קדימה ביישום להבים אינטגרליים.

3. מנוע F119-PW-100

המאוורר בעל 3 השלבים ומדחס הלחץ הגבוה בן 6 השלבים משתמשים כולם בלהבים אינטגרליים, ולהבי המאוורר בשלב הראשון חלולים. הלהבים החלולים מרותכים לדיסק הגלגל באמצעות ריתוך חיכוך ליניארי ליצירת להב אינטגרלי, מה שמפחית את משקל הרוטור של שלב זה ב-1 ק"ג.

4. מנוע BR715

במנועים אזרחיים גדולים נעשה שימוש גם בדיסק הלהב האינטגרלי. מנוע BR715 משתמש בטכנולוגיית כרסום CNC של חמישה צירים כדי לעבד את דיסק הלהב האינטגרלי, המשמש במדחס המגדש בשלב השני לאחר המאוורר, ודיסקות הלהב האינטגרליות הקדמיות והאחוריות מרותכות יחד ליצירת רוטור אינטגרלי. הוא משמש בבואינג 717.