なぜ航空機エンジンは一体型ブレードを使用するのですか？

01 一体型ブレードの利点

統合型ブレードディスクが登場する前は、エンジンのローターブレードはテノンや mortise and tenon グローブ、ロック装置を通じてホイールディスクに接続される必要がありましたが、この構造は次第に高性能航空機エンジンのニーズを満たせなくなりました。エンジンのローターブレードとホイールディスクを統合した統合型ブレードディスクが設計され、現在では高推力重量比エンジンにとって欠かせない構造となっています。軍用および民用航空機エンジンで広く使用されており、以下の利点があります。

1. 体重 減量

車輪ディスクのリムにブレードを設置するための舌と溝を加工する必要がないため、リムの径方向寸法を大幅に縮小でき、これによりローターの質量を著しく削減できます。

2. 部品点数を削減します

さらに、車輪ディスクとブレードが一体化しているだけでなく、ロック装置の削減も信頼性向上における重要な理由です。航空機エンジンには非常に厳しい信頼性要件があり、簡略化されたローター構造は信頼性向上において大きな役割を果たします。

3. 空気流れの損失を減らす

伝統的な接続方法の隙間によるエスケープロスが排除され、エンジンの作業効率が向上し、推力が増加します。

一体型ブレードディスクは、重量を軽減しつつ推力を増大させ、推力重量比の向上に寄与します。しかし、これは簡単には得られない「真珠」です。一方で、一体型ブレードディスクは主に加工が難しいチタン合金や高温合金を使用しています。他方で、その羽根は薄く、形状が複雑で、製造技術に非常に高い要求を課します。さらに、ローターブレードが損傷した場合、個別に交換できないため、一体型ブレードディスク全体が廃棄される可能性があり、修理技術もまた問題となります。

02 一体型ブレードディスクの製造

現在、一体型ブレードの製造には主に3つの主要技術があります。

1. 5軸CNC加工

5軸CNC加工は、迅速な応答、高い信頼性、優れた加工柔軟性、短い生産準備サイクルといった利点から、ブリスケットの製造で広く使用されています。主要な加工方法には、エッジ加工、ドライving加工、そしてサイクロイド加工が含まれます。ブリスケットの成功を確保するための重要な要因には以下が含まれます：

1) 動的特性に優れた五軸マシンツール

2) 最適化された専用のCAMソフトウェア

3) チタン合金／高温合金加工に特化したツールおよび応用知識

2. 電気化学加工

電気化学加工は、航空機エンジンの一体型ブレードディスクのチャンネル加工に優れた方法です。電気化学加工にはいくつかの加工技術があり、それには電解スリーブ加工、輪郭電解加工、CNC電解加工が含まれます。

電気化学加工は主に電解液中での金属の陽極溶解性を利用しているため、電気化学加工技術を適用すると陰極部分には損傷がなく、加工中の工件には切り削力や加工熱などの影響を受けず、航空機エンジンのインテグレートブレードチャンネルの残存応力を加工後に低減できます。

さらに,5軸フレーシングと比較して,電気化学加工の作業時間は大幅に短縮され,粗末加工,半加工,加工段階で使用できます. 機械加工後 手動で磨きをする必要はありません したがって,航空機エンジン統合刃のチャネル処理の重要な開発方向の一つです.

3. 溶接

ブレードは個別に加工され、その後電子線溶接、直線摩擦溶接、または真空固体拡散接合によってブレードディスクに接合されます。その利点は、異なるブレードとディスクの材料を持つ一体型ブレードディスクの製造に使用できることです。

溶接プロセスでは、ブレードの溶接品質に対して高い要求があり、これは直接航空エンジンの全体的なブレードディスクの性能と信頼性に影響します。さらに、溶接ディスクに使用される実際のブレード形状が一貫していないため、溶接精度の制限により溶接後のブレード位置も一致せず、各ブレードに対して個別に精密なCNCミリングを行うための適応加工技術が必要です。

さらに、一体型ブレードの修理において溶接は非常に重要な技術です。その中でも、直線摩擦溶接は固体相溶接技術の一種であり、高い溶接接合品質と良好な再現性を持っています。これは、高推力重量比の航空機エンジンロータ部品を溶接するためのより信頼性が高く、信頼できる溶接技術の一つです。