Turbinų menčių vystymosi istorijos, rinkos būklės ir plėtros tendencijų analizė

Turbinų menčių raidos istorija ir tendencijos

Turbinos mentės skirstomos į dvi kategorijas: turbinos kreipiamąsias ir turbinos darbines mentes.

Pagrindinė turbinos kreipiamųjų mentelių funkcija yra reguliuoti išmetamųjų dujų srauto kryptį iš degimo kameros. Medžiagos darbinė temperatūra gali siekti daugiau nei 1,100 laipsnių°C, o įtempis, kurį patiria turbinos kreipiančiosios mentės, paprastai yra mažesnis nei 70 MPa. Šis komponentas dažnai išmetamas dėl iškraipymų, atsirandančių dėl didelių šiluminių įtempių, terminio nuovargio įtrūkimų, atsiradusių dėl staigių temperatūros pokyčių, ir nudegimų, kuriuos sukelia vietinė per didelė temperatūra.

Turbinos mentės yra turbinos variklyje su aukščiausia temperatūra, sudėtingiausiu įtempimu ir blogiausia aplinka. Šis komponentas turi atlaikyti aukštą temperatūrą ir didelį išcentrinį bei šiluminį įtempį. Temperatūra, kurią jis atlaiko, yra 50-100℃ žemesnis nei atitinkamos turbinos kreipiančiosios mentės, tačiau besisukant dideliu greičiu dėl aerodinaminės jėgos ir išcentrinės jėgos poveikio įtempimas ant mentės korpuso siekia 140MPa, o šaknis – 280-560MPa. Nuolatinis turbinų menčių konstrukcijos ir medžiagų tobulinimas tapo vienu iš pagrindinių veiksnių gerinant orlaivių variklių veikimą.

Turbinos mentės, turbinos velenas, turbinos diskas ir kiti komponentai kartu sudaro orlaivio variklio turbiną. Turbina yra maitinimo šaltinis, varantis kompresorių ir kitus priedus. Turbiną galima suskirstyti į du komponentus: rotorių ir statorių:

Turbinos rotorius: tai visuma, sudaryta iš turbinos menčių, ratų, velenų ir kitų besisukančių dalių, sumontuotų ant veleno. Jis yra atsakingas už aukštos temperatūros ir aukšto slėgio oro srauto įsiurbimą į degiklį, kad palaikytų variklio veikimą. Turbinos rotorius dirba aukštoje temperatūroje ir dideliu greičiu bei perduoda didelę galią, todėl jo darbo sąlygos itin atšiaurios. Dirbant aukštoje temperatūroje, turbinos rotorius turi atlaikyti itin didelę išcentrinę jėgą, taip pat yra veikiamas aerodinaminio sukimo momento ir kt. Aukštos temperatūros aplinka sumažins turbinos mentės medžiagos ribinį stiprumą, taip pat sukels šliaužimą bei turbinos mentės medžiagos erozija.

Turbinos statorius: Jį sudaro turbinos kreipiančiosios mentės, išorinis žiedas ir vidinis žiedas. Jis pritvirtintas prie korpuso ir jo pagrindinė funkcija yra paskleisti ir ištaisyti oro srautą kitos pakopos turbinos rotoriui, kad jis atitiktų turbinos darbinių menčių greičio trikampį.

Siekiant pagerinti eksploatacinius rodiklius, tokius kaip traukos ir svorio santykis, orlaivio variklių ir dujų turbinų menčių tolerancijos aukštai temperatūrai ir dideliam vėjo greičiui reikalavimai nuolat didėja. Įprastuose orlaivių turboventiliatoriaus varikliuose turbina varomas kompresorius turi daugiausiai

Į turbinos variklį patenkantis oras sukasi dideliu greičiu – tūkstančius apsisukimų per sekundę. Oras kompresoriuje žingsnis po žingsnio spaudžiamas. Daugiapakopio kompresoriaus slėgio santykis gali siekti daugiau nei 25. Suslėgtas oras patenka į variklio degimo kamerą, susimaišo su degalais ir dega. Kuro liepsna turi stabiliai degti aukšto slėgio oro sraute, tekančiame dideliu greičiu, didesniu nei 100 m/s greičiu.

Aukštos temperatūros ir aukšto slėgio dujų srautas iš degimo kameros priverčia turbinos mentes suktis nuo tūkstančių iki dešimčių tūkstančių apsisukimų per minutę greičiu. Paprastai temperatūra prieš turbiną viršija turbinos mentės medžiagos lydymosi temperatūrą. Eksploatacijos metu šiuolaikinių variklių turbinos mentės paprastai turi atlaikyti 1600–1800 laipsnių temperatūrą.℃, vėjo greitis apie 300 m/s, ir jų sukeliamas didžiulis oro slėgis.

Turbinos mentės turi patikimai dirbti nuo tūkstančių iki dešimties tūkstančių valandų tokioje itin atšiaurioje darbo aplinkoje. Turbinų mentės yra sudėtingų profilių ir naudoja daugybę pažangių gamybos technologijų, tokių kaip kryptinis kietėjimas, miltelinė metalurgija, sudėtingas tuščiavidurių menčių liejimas, sudėtinga keraminių šerdies gamyba ir mikro skylių apdorojimas.

Turbinų mentės yra viena iš „dviejų mašinų“, kurios turi daugiausiai gamybos procesų, ilgiausią ciklą ir mažiausią pralaidumą, komponentų. Sudėtingų tuščiavidurių turbinų menčių gamyba tapo pagrindine dabartinio „dviejų mašinų“ kūrimo technologija.

Rinkos padėtis ir plėtros tendencijos

Orlaivių variklių ir dujų turbinų mentes daugiausia sudaro ventiliatorių mentes, turbinų mentės ir kompresoriaus mentės, kurių turbinų menčių vertė sudaro apie 60 % visų menčių sąnaudų. Palyginti su ventiliatoriaus mentėmis, turbinų menčių žaliavos yra vertingesnės ir sunkiau apdorojamos.

Turbinos mentėms, kaip svarbiam variklio karštojo galo komponentui, reikia naudoti aukštos temperatūros lydinio medžiagas. Jų lydymo technologija reikalauja didelių reikalavimų, o kai kurių metalų naudingųjų iškasenų trūksta. Kalbant apie gamybos procesą, turbinos mentės paprastai naudoja investicinį liejimą, kad būtų sukurtos plonos sienos ir sudėtingos aušinimo struktūros. Gamybos sudėtingumas yra žymiai didesnis nei kitų peilių.

Pavyzdžiui, Boeing 56 ir Airbus 737 serijose plačiai naudojami orlaivių varikliai CFM320 turi daugiau nei tūkstantį turbinų menčių, kurių kiekviena kainuoja daugiau nei 10,000 100,000 juanių. Turbinų menčių vieneto kaina tam tikrose dalyse net viršija XNUMX XNUMX juanių.