터빈 날개의 발전 역사, 시장 현황 및 발전 동향 분석

터빈 블레이드의 개발 역사 및 동향

터빈 블레이드는 터빈 가이드 블레이드와 터빈 작업 블레이드로 나뉩니다.

터빈 가이드 베인의 주요 기능은 연소실에서 배기 가스의 흐름 방향을 조절하는 것입니다. 재료 작동 온도는 최대 1,100 이상에 달할 수 있습니다. ° ℃이고, 터빈 가이드 베인이 견디는 응력은 일반적으로 70MPa 미만입니다. 이 부품은 큰 열응력으로 인한 왜곡, 갑작스러운 온도 변화로 인한 열 피로 균열, 그리고 국부적인 과열로 인한 타박상 때문에 폐기됩니다.

터빈 블레이드는 가장 높은 온도, 가장 복잡한 응력 상태, 그리고 가장 열악한 환경의 터빈 엔진 내부에 위치해 있습니다. 이 부품은 고온과 큰 원심력 및 열응력을 견뎌야 합니다. 이 부품이 견디는 온도는 50-100 °C 대응 터빈 가이드 블레이드보다 낮지만, 고속 회전 시 공기역학적 힘 및 원심력의 영향으로 블레이드 본체의 응력이 140MPa에 도달하고 루트 부분은 280-560MPa에 도달합니다. 터빈 블레이드의 구조와 재료 개선은 항공기 엔진 성능을 향상시키는 주요 요소 중 하나가 되었습니다.

터빈 블레이드, 터빈 샤프트, 터빈 디스크 등 여러 구성 요소가 함께 항공기 엔진의 터빈을 형성합니다. 터빈은 압축기 및 기타 부속기를 구동하는 동력원입니다. 터빈은 로터와 스테이터로 나눌 수 있습니다:

터빈 로터: 터빈 블레이드, 휠, 샤프트 및 기타 샤프트에 장착된 회전 부품으로 구성된 전체입니다. 엔진의 작동을 유지하기 위해 고온고압의 공기를 연소기로 빨아들입니다. 터빈 로터는 고온과 고속에서 작업하며 높은 출력을 전달하므로 그 작업 조건은 매우 혹독합니다. 고온에서 작업할 때, 터빈 로터는 극도로 높은 원심력을 견뎌내야 하며, 공력 모멘트 등의 영향을 받습니다. 고온 환경은 터빈 블레이드 재료의 최종 강도를 낮추고, 크리프와 침식을 일으킬 수 있습니다.

터빈 스테이터: 터빈 가이드 블레이드, 외환 및 내환이 포함되어 있으며, 케이스에 고정되어 있습니다. 주요 기능은 다음 단계의 터빈 로터를 위해 공기를 확산시키고 정렬하는 것입니다. 이는 터빈 작업 블레이드의 속도 삼각형을 충족시키기 위함입니다.

추력 대 중량비와 같은 성능 지표를 개선하기 위해 항공기 엔진 및 가스 터빈 블레이드의 고온 및 고풍속에 대한 내열성이 지속적으로 증가하고 있습니다. 메인스트림 항공기 터보팬 엔진에서는 터빈이 구동하는 압축기가 최대

터빈 엔진으로 들어오는 공기는 초당 수천 회의 고속으로 회전합니다. 공기는 압축기에서 단계적으로 압축됩니다. 다단 압축기의 압력 비는 25 이상에 달할 수 있습니다. 압축된 공기는 엔진 연소실로 들어가 연료와 섞여 연소합니다. 연료 화염은 시속 100m/s 이상의 고압 공기 흐름 속에서도 안정적으로 타오릅니다.

연소실에서 발생하는 고온 고압의 가스 흐름이 터빈 날개를 수천에서 수만 회전 per 분으로 돌게 합니다. 일반적으로 터빈 전의 온도는 터빈 날개 재료의融점보다 높습니다. 작동 중 현대 엔진의 터빈 날개는 일반적으로 1600~1800℃의 온도를 견뎌야 합니다. °C , 약 300m/s의 바람 속도와 그것들로 인한 거대한 공기 압력.

터빈 날개는 이러한 극도로 혹독한 작업 환경에서 수천에서 수만 시간 동안 신뢰성 있게 작동해야 합니다. 터빈 날개는 복잡한 형상이며, 방향성 응고, 분말 메탈러지, 복합 공극 날개 실리콘 주조, 복합 세라믹 코어 제조 및 미세 구멍 가공과 같은 많은 선진 제조 기술을 사용합니다.

터빈 날개는 제조 공정이 가장 많고, 주기 시간이 가장 길며, 합격률이 가장 낮은 "두 가지 기계"의 주요 구성 요소 중 하나입니다. 복잡한 중공 터빈 날개의 제조는 현재 "두 가지 기계"의 발전에서 핵심 기술이 되었습니다.

시장 현황 및 개발 동향

항공 엔진과 가스 터빈의 날개는 주로 팬 날개, 터빈 날개 및 압축기 날개를 포함하며, 이중 터빈 날개의 가치는 전체 날개 비용의 약 60%를 차지합니다. 팬 날개와 비교했을 때, 터빈 날개의 원자재는 더 귀중하고 처리하기가 더 어렵습니다.

엔진의 중요한 고온 부품인 터빈 블레이드는 고온 합금 재료를 사용해야 하며, 그 용연 기술은 매우 높은 요구 사항을 가지고 있으며 일부 금속 광물 자원은 희소합니다. 제조 공정 측면에서는 터빈 블레이드는 일반적으로 투자 주조를 사용하여 얇은 벽과 복잡한 냉각 구조를 실현하며, 이는 다른 블레이드보다 제조 난이도가 훨씬 더 높습니다.

예를 들어, 보잉 737 시리즈와 에어버스 320 시리즈에서 널리 사용되는 CFM56 항공 엔진에는 천 개가 넘는 터빈 블레이드가 장착되어 있으며, 각각의 가격은 1만 위안을 초과합니다. 특정 부위의 터빈 블레이드 단가까지는 10만 위안을 초과할 수도 있습니다.