Analyse van de ontwikkelingsgeschiedenis, marktstatus en ontwikkelingstrend van turbinebladen Nederland

Ontwikkelingsgeschiedenis en trends van turbinebladen

Turbinebladen worden onderverdeeld in twee categorieën: turbinegeleidebladen en turbinewerkbladen.

De belangrijkste functie van turbinegeleiderschoepen is het aanpassen van de stroomrichting van het uitlaatgas uit de verbrandingskamer. De bedrijfstemperatuur van het materiaal kan oplopen tot meer dan 1,100°C, en de spanning die turbinegeleiderschoepen dragen is over het algemeen minder dan 70 MPa. Dit onderdeel wordt vaak afgedankt vanwege vervorming veroorzaakt door grote thermische spanning, thermische vermoeidheidsscheuren veroorzaakt door plotselinge temperatuurveranderingen en brandwonden veroorzaakt door lokale extreme temperaturen.

De turbinebladen bevinden zich in de turbinemotor met de hoogste temperatuur, de meest complexe stress en de slechtste omgeving. Dit onderdeel moet bestand zijn tegen hoge temperaturen en grote centrifugale stress en thermische stress. De temperatuur die het kan weerstaan ​​is 50-100℃ lager dan de overeenkomstige turbinebladen, maar bij rotatie op hoge snelheid bereikt de spanning op het bladlichaam 140 MPa en de wortel 280-560 MPa, vanwege de effecten van aerodynamische kracht en middelpuntvliedende kracht. De voortdurende verbetering van de structuur en materialen van turbinebladen is een van de belangrijkste factoren geworden bij het verbeteren van de prestaties van vliegtuigmotoren.

De turbinebladen, turbineas, turbineschijf en andere componenten vormen samen de turbine van een vliegtuigmotor. De turbine is de energiebron die de compressor en andere accessoires aandrijft. De turbine kan worden verdeeld in twee componenten: de rotor en de stator:

Turbinerotor: Dit is een geheel dat bestaat uit turbinebladen, wielen, assen en andere roterende onderdelen die op de as zijn gemonteerd. Het is verantwoordelijk voor het zuigen van luchtstroom met hoge temperatuur en hoge druk in de brander om de werking van de motor te behouden. De turbinerotor werkt op hoge temperatuur en hoge snelheid en brengt een hoog vermogen over, dus de werkomstandigheden zijn extreem zwaar. Bij het werken op hoge temperatuur moet de turbinerotor bestand zijn tegen extreem hoge centrifugale kracht en is ook onderhevig aan het effect van aerodynamische torsie, enz. De hoge temperatuuromgeving zal de uiteindelijke sterkte van het turbinebladmateriaal verminderen en zal ook kruip en erosie van het turbinebladmateriaal veroorzaken.

Turbinestator: Deze bestaat uit turbinegeleiderbladen, buitenring en binnenring. Deze is bevestigd op de behuizing en heeft als hoofdfunctie om de luchtstroom voor de volgende turbinerotor te verspreiden en te corrigeren om te voldoen aan de snelheidsdriehoek van de turbinewerkbladen.

Om prestatie-indicatoren zoals de stuwkracht-gewichtsverhouding te verbeteren, worden de vereisten voor de tolerantie van vliegtuigmotor- en gasturbinebladen voor hoge temperaturen en hoge windsnelheden voortdurend verhoogd. In reguliere vliegtuigturbofanmotoren heeft de turbine-aangedreven compressor een maximum van

De lucht die de turbinemotor binnenkomt, draait met een hoge snelheid van duizenden omwentelingen per seconde. De lucht wordt stap voor stap onder druk gezet in de compressor. De drukverhouding van de meertrapscompressor kan meer dan 25 bereiken. De onder druk staande lucht komt de verbrandingskamer van de motor binnen, mengt zich met de brandstof en verbrandt. De brandstofvlam moet stabiel branden in de hogedrukluchtstroom die stroomt met een hoge snelheid van meer dan 100 m/s.

De hoge temperatuur, hoge druk gasstroom van de verbrandingskamer drijft de turbinebladen aan om te roteren met een snelheid van duizenden tot tienduizenden omwentelingen per minuut. Meestal overschrijdt de temperatuur voor de turbine het smeltpunt van het turbinebladmateriaal. Tijdens de werking moeten de turbinebladen van moderne motoren meestal temperaturen van 1600~1800 weerstaan℃, windsnelheden van ongeveer 300 m/s en de enorme luchtdruk die hierdoor ontstaat.

Turbinebladen moeten betrouwbaar werken gedurende duizenden tot tienduizenden uren in zo'n extreem zware werkomgeving. Turbinebladen hebben complexe profielen en maken gebruik van een groot aantal geavanceerde productietechnologieën zoals directionele stolling, poedermetallurgie, complexe holle blad-investeringsgieten, complexe keramische kernproductie en micro-gatverwerking.

Turbinebladen zijn een van de componenten van de "twee machines" die de meeste productieprocessen, de langste cyclus en het laagste slagingspercentage hebben. De productie van complexe holle turbinebladen is de kerntechnologie geworden in de huidige ontwikkeling van de "twee machines".

Marktstatus en ontwikkelingstrends

De bladen in vliegtuigmotoren en gasturbines omvatten voornamelijk ventilatorbladen, turbinebladen en compressorbladen, waarvan de waarde van turbinebladen ongeveer 60% van de totale bladkosten vertegenwoordigt. Vergeleken met ventilatorbladen zijn de grondstoffen van turbinebladen waardevoller en moeilijker te verwerken.

Als een belangrijk hot-end onderdeel van de motor vereisen turbinebladen het gebruik van hoge-temperatuur legeringsmaterialen. Hun smelttechnologie stelt hoge eisen en sommige metaalmineralen zijn schaars. Wat betreft het productieproces gebruiken turbinebladen over het algemeen precisiegieten om dunne wanden en complexe koelstructuren te verkrijgen. De productiemoeilijkheid is aanzienlijk hoger dan die van andere bladen.

Bijvoorbeeld, de CFM56 vliegtuigmotoren die veel gebruikt worden in de Boeing 737 serie en Airbus 320 serie hebben meer dan duizend turbinebladen, die elk meer dan 10,000 yuan kosten. De eenheidsprijs van turbinebladen in bepaalde onderdelen overschrijdt zelfs 100,000 yuan.