터빈 블레이드의 개발 역사, 시장 현황 및 개발 추세 분석 대한민국

터빈 블레이드의 개발 역사 및 추세

터빈 블레이드는 터빈 가이드 블레이드와 터빈 작동 블레이드의 두 가지 범주로 나뉩니다.

터빈 가이드 베인의 주요 기능은 연소실에서 배기 가스의 흐름 방향을 조정하는 것입니다. 재료 작동 온도는 최대 1,100도 이상에 도달할 수 있습니다.°C, 그리고 터빈 가이드 베인이 지탱하는 응력은 일반적으로 70MPa 미만입니다. 이 구성 요소는 큰 열 응력으로 인한 변형, 급격한 온도 변화로 인한 열 피로 균열, 국부적인 과도한 온도로 인한 화상으로 인해 종종 폐기됩니다.

터빈 블레이드는 가장 높은 온도, 가장 복잡한 응력, 가장 나쁜 환경을 가진 터빈 엔진에 위치합니다. 이 구성 요소는 고온과 큰 원심 응력 및 열 응력을 견뎌야 합니다. 견뎌내는 온도는 50-100입니다.℃ 해당 터빈 가이드 블레이드보다 낮지만 고속으로 회전할 때 공기 역학적 힘과 원심력의 영향으로 블레이드 본체의 응력은 140MPa에 이르고 뿌리는 280-560MPa에 이릅니다. 터빈 블레이드의 구조와 재료의 지속적인 개선은 항공기 엔진의 성능을 개선하는 핵심 요소 중 하나가 되었습니다.

터빈 블레이드, 터빈 샤프트, 터빈 디스크 및 기타 구성 요소가 함께 항공기 엔진의 터빈을 형성합니다. 터빈은 압축기 및 기타 액세서리를 구동하는 동력원입니다. 터빈은 로터와 스테이터의 두 가지 구성 요소로 나눌 수 있습니다.

터빈 로터: 터빈 블레이드, 휠, 샤프트 및 샤프트에 장착된 기타 회전 부품으로 구성된 전체입니다. 고온 및 고압 기류를 버너로 흡입하여 엔진의 작동을 유지하는 역할을 합니다. 터빈 로터는 고온 및 고속에서 작동하고 높은 전력을 전달하므로 작업 조건이 매우 혹독합니다. 고온에서 작업할 때 터빈 로터는 매우 높은 원심력을 견뎌야 하며 공기 역학적 토크 등의 영향을 받기도 합니다. 고온 환경은 터빈 블레이드 재료의 최종 강도를 감소시키고 터빈 블레이드 재료의 크리프 및 침식을 유발합니다.

터빈 스테이터: 터빈 가이드 블레이드, 외륜 및 내륜으로 구성됩니다. 케이싱에 고정되어 있으며 주요 기능은 다음 단계 터빈 로터가 터빈 작동 블레이드의 속도 삼각형을 충족하도록 공기 흐름을 확산하고 정류하는 것입니다.

추력대중량비와 같은 성능 지표를 개선하기 위해 항공기 엔진과 가스터빈 블레이드의 고온 및 고풍속에 대한 내성에 대한 요구 사항이 지속적으로 증가하고 있습니다. 주류 항공기 터보팬 엔진에서 터빈 구동 압축기는 최대

터빈 엔진에 들어가는 공기는 초당 수천 회전의 고속으로 회전합니다. 공기는 압축기에서 단계적으로 가압됩니다. 다단 압축기의 압력비는 25 이상에 도달할 수 있습니다. 가압된 공기는 엔진 연소실로 들어가 연료와 섞이고 연소합니다. 연료 화염은 100m/s 이상의 고속으로 흐르는 고압 기류에서 안정적으로 연소해야 합니다.

연소실에서 나오는 고온, 고압 가스 흐름은 터빈 블레이드를 분당 수천에서 수만 회전 속도로 회전시킵니다. 일반적으로 터빈 이전의 온도는 터빈 블레이드 재료의 녹는점을 초과합니다. 작동 중에 현대 엔진의 터빈 블레이드는 일반적으로 1600~1800의 온도를 견뎌야 합니다.℃약 300m/s에 달하는 풍속과 이로 인한 엄청난 기압이 특징입니다.

터빈 블레이드는 이처럼 극도로 혹독한 작업 환경에서 수천에서 수만 시간 동안 안정적으로 작동해야 합니다. 터빈 블레이드는 복잡한 프로필을 가지고 있으며 방향성 응고, 분말 야금, 복잡한 중공 블레이드 인베스트먼트 주조, 복잡한 세라믹 코어 제조, 마이크로홀 가공과 같은 많은 첨단 제조 기술을 사용합니다.

터빈 블레이드는 가장 많은 제조 공정, 가장 긴 사이클, 가장 낮은 통과율을 가진 "두 기계"의 구성 요소 중 하나입니다. 복잡한 중공 터빈 블레이드의 제조는 "두 기계"의 현재 개발에서 핵심 기술이 되었습니다.

시장 현황 및 개발 동향

항공기 엔진과 가스터빈의 블레이드는 주로 팬 블레이드, 터빈 블레이드, 압축기 블레이드를 포함하며, 그 중 터빈 블레이드의 가치는 총 블레이드 비용의 약 60%를 차지합니다. 팬 블레이드와 비교할 때 터빈 블레이드의 원자재는 더 귀중하고 가공하기가 더 어렵습니다.

엔진의 중요한 핫엔드 구성 요소인 터빈 블레이드는 고온 합금 소재를 사용해야 합니다. 이들의 제련 기술은 높은 요구 사항을 필요로 하며, 일부 금속 광물 자원은 부족합니다. 제조 공정 측면에서 터빈 블레이드는 일반적으로 얇은 벽과 복잡한 냉각 구조를 달성하기 위해 인베스트먼트 주조를 사용합니다. 제조 난이도는 다른 블레이드보다 상당히 높습니다.

예를 들어, 보잉 56 시리즈와 에어버스 737 시리즈에서 널리 사용되는 CFM320 항공기 엔진은 터빈 블레이드가 천 개가 넘으며, 각각 가격이 10,000만 위안을 넘습니다. 일부 부품의 터빈 블레이드 단가는 100,000만 위안을 넘습니다.