Waarom gebruiken vliegtuigmotoren integrale bladen? Ze zijn de sleutel tot vliegen! Nederland

De vliegtuigmotor is het "hart" van het vliegtuig en staat ook bekend als het "kroonjuweel van de industrie". De productie ervan integreert veel geavanceerde technologieën in de moderne industrie, met inbegrip van materialen, mechanische verwerking, thermodynamica en andere gebieden. Omdat landen steeds hogere eisen stellen aan motorprestaties, vormen nieuwe structuren, nieuwe technologieën en nieuwe processen in onderzoek en ontwikkeling en toepassing nog steeds een uitdaging voor de top van de moderne industrie. Een van de belangrijke factoren bij het verbeteren van de stuwkracht-gewichtsverhouding van vliegtuigmotoren is de integrale bladschijf.

Voordelen van blisks

Vóór de opkomst van de integrale bladschijf moesten de rotorbladen van de motor met de wielschijf worden verbonden via pennen, pen-en-gat-groeven en vergrendelingsinrichtingen, maar deze structuur voldeed geleidelijk niet meer aan de behoeften van krachtige vliegtuigmotoren. De integrale bladschijf die de rotorbladen van de motor en de wielschijf integreert, werd ontworpen en is nu een onmisbare structuur geworden voor motoren met een hoge stuwkracht-gewichtsverhouding. Het is veel gebruikt in militaire en civiele vliegtuigmotoren en heeft de volgende voordelen.

1.Gewichtsverlies:Omdat de rand van de wielschijf niet bewerkt hoeft te worden om de messing en groef voor het installeren van de bladen te installeren, kan de radiale afmeting van de rand aanzienlijk worden verkleind, waardoor de massa van de rotor aanzienlijk wordt verminderd.

2.Verminder het aantal onderdelen:Naast het feit dat de wielschijf en de bladen geïntegreerd zijn, is ook de vermindering van vergrendelingsapparaten een belangrijke reden. Vliegtuigmotoren hebben extreem strenge eisen aan betrouwbaarheid en een vereenvoudigde rotorstructuur speelt een grote rol bij het verbeteren van de betrouwbaarheid.

3. Verminder het luchtstroomverlies:Het ontsnappingsverlies dat ontstaat door de opening in de traditionele verbindingsmethode wordt geëlimineerd, het motorrendement wordt verbeterd en de stuwkracht wordt vergroot.

De blisk, die het gewicht vermindert en de stuwkracht vergroot, is geen makkelijke "parel" om te verkrijgen. Enerzijds is de blisk grotendeels gemaakt van moeilijk te verwerken materialen zoals titaniumlegering en hogetemperatuurlegering; anderzijds zijn de bladen dun en is de vorm van het blad complex, wat extreem hoge eisen stelt aan de productietechnologie. Bovendien kunnen de rotorbladen niet afzonderlijk worden vervangen als ze beschadigd zijn, wat ertoe kan leiden dat de blisk wordt afgedankt, en de reparatietechnologie is een ander probleem.

Fabricage van blisks

Momenteel zijn er drie hoofdtechnologieën voor de productie van integrale bladen.

• Vijf-assig CNC-frezen

Vijfassig CNC-frezen wordt veel gebruikt bij de productie van blisks vanwege de voordelen van snelle respons, hoge betrouwbaarheid, goede verwerkingsflexibiliteit en korte productievoorbereidingscyclus. De belangrijkste freesmethoden zijn zijfrezen, plungefrezen en cycloïdaal frezen. De belangrijkste factoren om het succes van blisks te garanderen, zijn:

Vijfassige gereedschapsmachines met goede dynamische eigenschappen

Geoptimaliseerde professionele CAM-software

Gereedschappen en toepassingskennis gericht op de verwerking van titaniumlegeringen/hogetemperatuurlegeringen

• Elektrochemische bewerking

Elektrochemische bewerking is een uitstekende methode voor het bewerken van de kanalen van integrale bladschijven van vliegtuigmotoren. Er zijn verschillende bewerkingstechnologieën in elektrochemische bewerking, waaronder elektrolytische hulsbewerking, contourelektrolytische bewerking en CNC-elektrolytische bewerking.

Omdat bij elektrochemische bewerking voornamelijk gebruik wordt gemaakt van de eigenschap van metaaloplossing bij de anode in de elektrolyt, wordt het kathodegedeelte niet beschadigd wanneer de elektrochemische bewerkingstechnologie wordt toegepast. Ook wordt het werkstuk niet beïnvloed door snijkracht, bewerkingswarmte, enz. tijdens de bewerking. Hierdoor wordt de restspanning van het integrale schoepenkanaal van de vliegtuigmotor na de bewerking verminderd.

Bovendien worden de werkuren van elektrochemische bewerking, vergeleken met vijfassig frezen, sterk verminderd en kan het worden gebruikt in de ruwe bewerkings-, semi-afwerkings- en afwerkingsfasen. Er is geen behoefte aan handmatig polijsten na het bewerken. Daarom is het een van de belangrijke ontwikkelingsrichtingen van de integrale bladkanaalverwerking van vliegtuigmotoren.

• Lassen

De bladen worden apart verwerkt en vervolgens aan de bladschijf gelast door elektronenbundellassen, lineair wrijvingslassen of vacuüm vaste-toestand diffusiebinding. Het voordeel is dat het kan worden gebruikt voor de productie van integrale bladschijven met inconsistente blad- en schijfmaterialen.

Het lasproces stelt hoge eisen aan de kwaliteit van het lassen van de bladen, wat direct van invloed is op de prestaties en betrouwbaarheid van de algehele bladschijf van de vliegtuigmotor. Bovendien zijn de posities van de bladen na het lassen niet consistent vanwege de beperking van de lasnauwkeurigheid, omdat de werkelijke vormen van de bladen die in de gelaste bladschijf worden gebruikt, niet consistent zijn. Adaptieve verwerkingstechnologie is vereist om gepersonaliseerd precisie-CNC-frezen voor elk blad uit te voeren.

Bovendien is lassen een zeer belangrijke technologie bij het repareren van integrale bladen. Daaronder heeft lineair wrijvingslassen, als een vaste fase lastechnologie, een hoge lasverbindingskwaliteit en goede reproduceerbaarheid. Het is een van de betrouwbaardere en betrouwbaardere lastechnologieën voor het lassen van rotorcomponenten van vliegtuigmotoren met een hoge stuwkracht-gewichtsverhouding.

Toepassing van blisk

1. EJ200 vliegtuigmotor

De EJ200 vliegtuigmotor heeft in totaal 3-traps ventilatoren en 5-traps hogedrukcompressoren. Enkele bladen worden aan de wielschijf gelast door een elektronenbundel om een ​​integrale bladschijf te vormen, die wordt gebruikt in de 3e-traps ventilator en de 1e-traps hogedrukcompressor. De integrale bladschijf wordt niet aan de rotoren van andere trappen gelast om een ​​meertraps integrale rotor te vormen, maar wordt verbonden met korte bouten. Over het algemeen bevindt het zich in de vroege fase van de toepassing van integrale bladschijven.

2. F414 turbofanmotor

In de F414 turbofanmotor gebruiken de 2e en 3e trap van de 3-traps ventilator en de eerste 3 trappen van de 7e trap hogedrukcompressor integrale schoepen, die worden verwerkt door elektrochemische methoden. GE heeft ook een haalbare reparatiemethode ontwikkeld. Op basis hiervan worden de integrale schoepen van de 2e en 3e trap van de ventilator aan elkaar gelast om een ​​integrale rotor te vormen, en de 1e en 2e trap van de compressor worden ook aan elkaar gelast, waardoor het gewicht van de rotor verder wordt verlaagd en de duurzaamheid van de motor wordt verbeterd.

Vergeleken met de EJ200 heeft de F414 een grote stap voorwaarts gezet in de toepassing van integrale bladen.

3. F119-PW-100-motor

De 3-traps ventilator en de 6-traps hogedrukcompressor gebruiken allemaal integrale bladen, en de bladen van de 1e trap ventilator zijn hol. De holle bladen worden aan de wielschijf gelast door middel van lineair wrijvingslassen om een ​​integraal blad te vormen, wat het gewicht van de rotor van deze trap met 32 ​​kg vermindert.

4. BR715-motor

In grote civiele motoren is de integrale bladschijf ook gebruikt. De BR715-motor gebruikt vijfassige CNC-freestechnologie om de integrale bladschijf te verwerken, die wordt gebruikt op de tweede-traps superchargercompressor na de ventilator, en de voorste en achterste integrale bladschijven worden aan elkaar gelast om een ​​integrale rotor te vormen. Het wordt gebruikt op de Boeing 717.