Analisis sejarah pembangunan, status pasaran dan trend pembangunan bilah turbin Malaysia

Sejarah Pembangunan dan Trend Bilah Turbin

Bilah turbin dibahagikan kepada dua kategori: bilah pemandu turbin dan bilah kerja turbin.

Fungsi utama baling pemandu turbin adalah untuk melaraskan arah aliran gas ekzos dari kebuk pembakaran. Suhu operasi bahan boleh mencapai sehingga lebih 1,100°C, dan tegasan yang ditanggung oleh baling pemandu turbin biasanya kurang daripada 70MPa. Komponen ini sering dilupuskan kerana herotan yang disebabkan oleh tegasan haba yang besar, rekahan kelesuan haba yang disebabkan oleh perubahan suhu secara tiba-tiba, dan luka terbakar yang disebabkan oleh suhu berlebihan tempatan.

Bilah turbin terletak di dalam enjin turbin dengan suhu tertinggi, tekanan paling kompleks dan persekitaran yang paling teruk. Komponen ini perlu menahan suhu tinggi dan tegasan emparan yang besar dan tegasan terma. Suhu yang tahan ialah 50-100℃ lebih rendah daripada bilah pemandu turbin yang sepadan, tetapi apabila berputar pada kelajuan tinggi, disebabkan oleh kesan daya aerodinamik dan daya emparan, tekanan pada badan bilah mencapai 140MPa dan akar mencapai 280-560MPa. Penambahbaikan berterusan struktur dan bahan bilah turbin telah menjadi salah satu faktor utama dalam meningkatkan prestasi enjin pesawat.

Bilah turbin, aci turbin, cakera turbin dan komponen lain bersama-sama membentuk turbin enjin pesawat. Turbin ialah sumber kuasa yang memacu pemampat dan aksesori lain. Turbin boleh dibahagikan kepada dua komponen: rotor dan stator:

Pemutar turbin: Ia adalah keseluruhan yang terdiri daripada bilah turbin, roda, aci dan bahagian berputar lain yang dipasang pada aci. Ia bertanggungjawab untuk menyedut aliran udara suhu tinggi dan tekanan tinggi ke dalam penunu untuk mengekalkan operasi enjin. Pemutar turbin berfungsi pada suhu tinggi dan kelajuan tinggi dan menghantar kuasa tinggi, jadi keadaan kerjanya sangat keras. Apabila bekerja pada suhu tinggi, pemutar turbin mesti menahan daya emparan yang sangat tinggi, dan juga tertakluk kepada kesan tork aerodinamik, dll. Persekitaran suhu tinggi akan mengurangkan kekuatan muktamad bahan bilah turbin, dan juga akan menyebabkan rayapan dan hakisan bahan bilah turbin.

Pemegun turbin: Ia terdiri daripada bilah pemandu turbin, gelang luar dan gelang dalam. Ia dipasang pada selongsong dan fungsi utamanya adalah untuk meresap dan membetulkan aliran udara untuk pemutar turbin peringkat seterusnya untuk memenuhi segi tiga kelajuan bilah kerja turbin.

Untuk meningkatkan penunjuk prestasi seperti nisbah tujahan kepada berat, keperluan untuk toleransi enjin pesawat dan bilah turbin gas kepada suhu tinggi dan kelajuan angin tinggi sentiasa meningkat. Dalam enjin turbofan pesawat arus perdana, pemampat yang dipacu turbin mempunyai maksimum

Udara yang memasuki enjin turbin berputar pada kelajuan tinggi beribu-ribu pusingan sesaat. Udara bertekanan langkah demi langkah dalam pemampat. Nisbah tekanan pemampat berbilang peringkat boleh mencapai lebih daripada 25. Udara bertekanan memasuki kebuk pembakaran enjin, bercampur dengan bahan api, dan terbakar. Nyalaan bahan api perlu menyala secara stabil dalam aliran udara tekanan tinggi yang mengalir pada kelajuan tinggi lebih daripada 100m/s.

Aliran gas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi dari kebuk pembakaran memacu bilah turbin berputar pada kelajuan ribuan hingga puluhan ribu putaran seminit. Biasanya, suhu sebelum turbin melebihi takat lebur bahan bilah turbin. Semasa operasi, bilah turbin enjin moden biasanya perlu menahan suhu 1600~1800℃, kelajuan angin kira-kira 300m/s, dan tekanan udara yang besar disebabkan oleh mereka.

Bilah turbin perlu berfungsi dengan pasti selama ribuan hingga puluhan ribu jam dalam persekitaran kerja yang sangat keras. Bilah turbin mempunyai profil yang kompleks dan menggunakan sejumlah besar teknologi pembuatan termaju seperti pemejalan arah, metalurgi serbuk, tuangan pelaburan bilah berongga kompleks, pembuatan teras seramik kompleks dan pemprosesan lubang mikro.

Bilah turbin adalah salah satu komponen "dua mesin" yang mempunyai proses pembuatan paling banyak, kitaran terpanjang, dan kadar lulus terendah. Pembuatan bilah turbin berongga kompleks telah menjadi teknologi teras dalam pembangunan semasa "dua mesin".

Status pasaran dan trend pembangunan

Bilah dalam enjin pesawat dan turbin gas terutamanya termasuk bilah kipas, bilah turbin dan bilah pemampat, yang mana nilai bilah turbin menyumbang kira-kira 60% daripada jumlah kos bilah. Berbanding dengan bilah kipas, bahan mentah bilah turbin lebih berharga dan lebih sukar untuk diproses.

Sebagai komponen hujung panas enjin yang penting, bilah turbin memerlukan penggunaan bahan aloi suhu tinggi. Teknologi peleburan mereka memerlukan keperluan yang tinggi, dan beberapa sumber mineral logam adalah terhad. Dari segi proses pembuatan, bilah turbin biasanya menggunakan tuangan pelaburan untuk mencapai dinding nipis dan struktur penyejukan yang kompleks. Kesukaran pembuatan adalah jauh lebih tinggi daripada bilah lain.

Sebagai contoh, enjin pesawat CFM56 yang digunakan secara meluas dalam siri Boeing 737 dan siri Airbus 320 mempunyai lebih daripada seribu bilah turbin, setiap satu berharga lebih daripada 10,000 yuan. Harga seunit bilah turbin di bahagian tertentu malah melebihi 100,000 yuan.