Analizė turbininių lopų kūrimo istorijos, rinkos padėties ir plėtros tendencijų

Istorija ir tendencijos turbininių lopų kūrimui

Turbininiai lopai padalijami į du rūšis: turbininius vadovaujancius lopus ir turbininius darbinius lopus.

Pagrindinis turbininių vadovaujančių lopų funkcija yra reguliuoti išdegimo kameroje sukeltų dujų srauto kryptį. Medžiagos veikimo temperatūra gali pasiekti daugiau nei 1 100 ° C, o stresas, kurį turi turbininiai vadovaujantys lopai, paprastai yra mažesnis nei 70MPa. Šis komponentas dažnai yra sunaikintas dėl iškraujimų, sukeltų dideliais šiluminiais stresais, šiluminio miesto spragų, sukeltų greičio temperatūros pokyčiais, bei degimų, sukeltų vietiniais perdidžių temperatūrų.

Turbininiai lopai yra talpinami turbininėje varge su aukščiausia temperatūra, sudėtingiausių stresų ir blogiausiu aplinkos sąlygomis. Šis komponentas turi išlaikyti aukštąsias temperatūras ir didelius centrifuginius ir šiluminio streso įtempus. Temperatūra, kurią jis išlaiko, yra 50-100 ℃ žemesnė nei atitinkamos turbinos vadovų lopės, tačiau kai sukasi aukštais greičiais, dėl aerodinaminės jėgos ir centrifūginės jėgos poveikio, stresas lopės kūne siekia 140 MPa, o pagrindu – 280–560 MPa. Turbinos lopėlių struktūros ir medžiagų nuolatinių patobulinimų tapo vienas pagrindinių veiksnių, skatinančių bangti lėktuvų varomųjų įrenginių našumą.

Turbinos lopėlės, turbinos šešėlis, turbinos diskas ir kitos dalys kartu sudaro lėktuvo varomojo įrenginio turbiną. Turbina yra jėgos šaltinis, kuris vedžioja sukurpatorių ir kitus priedus. Turbina gali būti padalinta į du komponentus: variklį ir statinį:

Turbinos variklis: Tai yra visuma, sudaryta iš turbinos lopų, riebalių, ašių ir kitų ant ašies montuotų sukamųjų dalių. Jis atsakingas už aukštos temperatūros ir aukštos slėgio oro srautą, kuris įsiurbamas į degimo kambarį, kad būtų palaikomas variklio veikimas. Turbinos variklis dirba aukštose temperatūrose ir dideliu greičiu, perduodamas didelis galia, todėl jo darbo sąlygos yra ypač griežtos. Dirbdamas aukštoje temperatūroje, turbinos variklis turi išlaikyti ekstremalų centrifuginį jėgą ir taip pat yra poveiktas aerodinaminio momentų veiksmui. Aukštos temperatūros aplinka sumažins turbinos lopų medžiagos galutinę stiprumo vertę ir taip pat sukelia turbinos lopų medžiagos krikimą ir eroziją.

Turbinos statinis: Jis sudarytas iš turbinos vamzdinių lopų, išorinio ir vidinio apvokalo. Jis yra pastebėtas ant korpuso, o jo pagrindinė funkcija yra suskirstyti ir sutvarkyti oro srautą sekanciam etapui turbinos varikliui, kad būtų užtikrintas tinkamas turbinos darbo lopų greičio trikampis.

Norint pagerinti našumą, tokius rodiklius kaip traukimo ir svorio santykis, nuolat didėja reikalavimai stovinti aukštoms temperatūroms ir gryžtoms vėjų greičiams lėktuvo variklių ir dujų turbinų lapeliams. Populiariuose lėktuvų turbodujinėse varomosios sukurtojoje gali būti daugiausia

Į turbininį variklį patekanti oro srautas sukasi tūkstančių revoliucijų per sekundę greičiu. Oro slėgis kompresoriuje padidėja pakopomis. Daugiakopio kompresoriaus slėgio santykis gali pasiekti daugiau nei 25. Slėgtas oro srautas patekantis į variklio degimo kambarį mišgiasi su kuro ir dega. Kuro degimo procesas turi būti stabilus aukštu oro srautu, kuris juda greičiu virš 100 m/s.

Aukštos temperatūros, aukštos slėgio dujų srautas iš degimo kameros vedą turbinos lapus sukti greičiu tūkstančių iki dešimtų tūkstančių apsukimų per minutę. Paprastai prieš turbina temperatūra viršija medžiagos, iš kurios pagaminti turbinos lapai, smiltingo tašką. Darbo metu šiuolaikinių varomujų turbinos lapai paprastai turi išlaikyti temperatūras nuo 1600~1800 ℃ , vėjo greitis apie 300 m/s ir jais sukeliamą gryną oro slėgį.

Turbinos lapai turi tiksliai dirbti tūkstančius iki dešimtų tūkstančių valandų tokiose ekstremaliose darbo sąlygose. Jie turi sudėtingą profilių ir naudoja daugybę pažangios gamybos technologijų, pvz., kryptingą solidifikavimą, pudų metalurgiją, sudėtingų tuštinių lapių investicinią gudrinimą, sudėtingų keraminių širdelių gamybą ir mikroskylėlių apdirbimą.

Gaminant turbininius lopius, tai yra vienas iš komponentų „dviejų mašinų“, kurie turi daugiausia gamybos procesų, ilgiausią ciklą ir žemiausią sėkmės rodiklį. Sudėtingų tuštinių turbininių lopių gamyba taps branduoliniu technologija esama „dviejų mašinų“ kūrimo etape.

Rinkos padėtis ir plėtros tendencijos

Lopis oro laivyno varikliuose ir dujų turbinėse pagrindinai apima vamzdžių lopius, turbininius lopius ir sustravimo lopius, kurių vertė sudaro apie 60 proc. visų lopių išlaidų. Palyginti su vamzdžių lopiais, turbininių lopių gaminiams reikalingi brangiausi ir sunkiau apdorojamieji medžiaginiai.

Kaip svarbus variklio karštos dalis, turbinos lankeliai reikalauja aukštiem temperatūrų aljolio medžiagų naudojimo. Jų lietinė technologija reikalauja aukštu lygiu reikalavimų, ir kai kurios metalo mineraliniai ištekliai yra reti. Gamybos technologijų požiūriu, turbinos lankeliai dažniausiai naudoja investicinią lietinę, kad pasiektų plonius sienelis ir sudėtingas šaldymo struktūras. Jų gamybos sunkumas yra gana didesnis nei kitų lankelių.

Pavyzdžiui, CFM56 oro varikliai, kurie plačiai naudojami Boeing 737 serijoje ir Airbus 320 serijoje, turi daugiau nei tūkstantį turbinos lankelių, kiekvieno kaina viršija 10 000 yuanų. Tam tikrų vietų turbinos lankelių vieneto kaina net viršija 100 000 yuanų.