Analisis sejarah perkembangan, status pasaran dan trend perkembangan bilah turbin

Sejarah Pembangunan dan Tren Lajur Turbin

Lajur turbin dibahagikan kepada dua kategori: lajur panduan turbin dan lajur kerja turbin.

Fungsi utama van panduan turbin adalah untuk menyelaraskan arah aliran gas buangan daripada ruang pembakaran. Suhu operasi bahan boleh mencapai lebih dari 1,100 ° C, dan tekanan yang ditanggung oleh van panduan turbin biasanya kurang daripada 70MPa. Komponen ini sering dibuang disebabkan oleh penyimpangan akibat tekanan terma besar, retak kelelahan terma akibat perubahan suhu tiba-tiba, dan bakar akibat suhu setempat yang terlalu tinggi.

Lajur turbin terletak dalam enjin turbin dengan suhu tertinggi, stres paling kompleks, dan persekitaran terburuk. Komponen ini perlu menahan suhu tinggi dan stres sentrifugal serta stres terma yang besar. Suhu yang ia tanggung adalah 50-100 ℃ lebih rendah berbanding bilah panduan turbin yang sepadan, tetapi apabila berputar pada kelajuan tinggi, disebabkan oleh kesan daya aerodinamik dan daya sentrifugal, tegangan pada badan bilah mencapai 140MPa dan pada hujungnya mencapai 280-560MPa. Peningkatan berterusan kepada struktur dan bahan bagi bilah turbin telah menjadi salah satu faktor utama dalam memperbaiki prestasi enjin pesawat.

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

Rotor turbin: Ia merupakan keseluruhan yang terdiri daripada bilah turbin, roda, paksi dan bahagian putaran lain yang dipasang pada paksi. Ia bertanggungjawab untuk menghisap aliran udara suhu tinggi dan tekanan tinggi ke dalam pembakar untuk mengekalkan operasi enjin. Rotor turbin beroperasi pada suhu tinggi dan kelajuan tinggi serta mentransmisikan kuasa tinggi, oleh itu syarat kerjanya sangat keras. Semasa bekerja pada suhu tinggi, rotor turbin mesti menahan daya sentrifugal yang sangat tinggi, dan juga terdedah kepada kesan tork aerodinamik, dll. Alam sekitar suhu tinggi akan mengurangkan kekuatan akhir bahan bilah turbin, dan juga menyebabkan kriep dan erosi pada bahan bilah turbin.

Stator turbin: Ia terdiri daripada bilah pandu turbin, cincin luar dan cincin dalaman. Ia ditetapkan pada kedai dan fungsi utamanya adalah untuk memperluas dan menyusun semula aliran udara untuk rotor turbin peringkat seterusnya agar memenuhi segitiga kelajuan bagi bilah kerja turbin.

Untuk meningkatkan pencapaian prestasi seperti nisbah dorongan-ke-beki, keperluan toleransi terhadap suhu tinggi dan kelajuan angin tinggi bagi bilah enjin pesawat dan turbin gas sentiasa meningkat. Dalam enjin turbofan pesawat utama, pengilang tenaga yang dikuasai oleh turbin mempunyai maksimum

Angin yang memasuki enjin turbin berputar pada kelajuan ribuan putaran setiap saat. Udara itu dipampatkan secara bertahap dalam pengompresor. Nisbah tekanan pengompresor pelbagai peringkat boleh mencapai lebih dari 25. Udara yang dipampatkan memasuki ruang pembakaran enjin, bercampur dengan bahan api, dan membakar. Nyalaan bahan api perlu membakar dengan stabil dalam aliran udara bertekanan tinggi yang mengalir pada kelajuan lebih daripada 100m/s.

Aliran gas suhu tinggi dan tekanan tinggi dari bilik pembakaran menggerakkan bilah turbin berputar pada kelajuan ribuan hingga puluhan ribu pusingan setiap minit. Biasanya, suhu sebelum turbin melebihi titik lebur bahan bilah turbin. Semasa operasi, bilah turbin enjin moden biasanya mesti tahan kepada suhu 1600~1800 ℃ , kelajuan angin kira-kira 300m/s, dan tekanan udara besar yang disebabkan olehnya.

Bilah turbin perlu bekerja dengan dapat dipercayai selama ribuan hingga puluhan ribu jam dalam alam kerja yang sangat keras seperti ini. Bilah turbin mempunyai profil yang kompleks dan menggunakan banyak teknologi pengeluaran moden seperti pepejal arah, metalurgi serbuk, pengecasan bilah kosong kompleks, pengeluaran inti keramik kompleks, dan pemprosesan lubang mikro.

Bilah turbin adalah salah satu komponen "dua mesin" yang mempunyai proses pembuatan paling banyak, kitaran terpanjang, dan kadar kelulusan paling rendah. Pembuatan bilah turbin kosong kompleks telah menjadi teknologi inti dalam pembangunan semasa "dua mesin".

Kedudukan pasaran dan trend perkembangan

Bilah-bilah dalam enjin kapal terbang dan turbin gas terutamanya merangkumi bilah kipas, bilah turbin dan bilah pengepres, di mana nilai bilah turbin menyumbang kira-kira 60% daripada jumlah kos bilah. Berbanding dengan bilah kipas, bahan mentah bilah turbin lebih bernilai dan sukar diproses.

Sebagai komponen penting di bahagian panas enjin, bilah turbin memerlukan penggunaan bahan keluli suhu tinggi. Teknologi pengekstrakan mereka memerlukan keperluan yang tinggi, dan beberapa sumber mineral logam adalah langka. Dalam segi proses pembuatan, bilah turbin biasanya menggunakan pengecasan pelaburan untuk mencapai dinding nipis dan struktur penyejukan yang kompleks. Kesusahan pembuatan adalah jauh lebih tinggi berbanding bilah lain.

Sebagai contoh, enjin pesawat CFM56 yang meluas digunakan dalam siri Boeing 737 dan Airbus 320 mempunyai lebih daripada seribu bilah turbin, setiap satu menghabiskos hampir 10,000 yuan. Harga unit bagi sebahagian bilah turbin malah melebihi 100,000 yuan.