W każdej łopatce turbiny kryje się cały wszechświat

Piękno wszechświata tkwi w jego tajemnicy i głębi. Sama Droga Mleczna zawiera niezliczone galaktyki, gwiazdy i pył, daleko poza zasięgiem ludzkiej obserwacji. Czy wiesz, że łopatki turbin silników lotniczych również zawierają „wszechświat” materiałów? W tym „wszechświecie” atomy i cząsteczki są sprytnie łączone, aby pomóc silnikowi spełnić różne wymagania dotyczące wydajności.

Łopatek turbinowych

Łopatki turbiny są jedną z najważniejszych części silnika samolotu. Znajdują się w części silnika o najwyższej temperaturze, najbardziej złożonych obciążeniach i najtrudniejszym środowisku. Jest ich wiele, mają złożony kształt, wysokie wymagania wymiarowe i są trudne do obróbki, co bezpośrednio wpływa na wydajność silnika samolotu.

Zaawansowane silniki lotnicze mogą pracować w temperaturach powyżej 1700°C

Po sprężeniu ciśnienie może osiągnąć wartość ponad 50 atmosfer

Aby spełnić wymagania dotyczące osiągów, niezawodności i żywotności silnika, materiały łopatek turbin muszą charakteryzować się doskonałą wytrzymałością w wysokich temperaturach, dobrą odpornością na utlenianie, odpornością na korozję cieplną, a także dobrą wytrzymałością na zmęczenie i pękanie oraz innymi wszechstronnymi właściwościami.

Badania i rozwój materiałów

Proces opracowywania materiału ostrza

W latach 1930. XX wieku naukowcy opracowali stopy wysokotemperaturowe o doskonałych parametrach w wysokiej temperaturze, które zastąpiły stal nierdzewną, umożliwiając stosowanie ostrza w temperaturach do 800°C. Niedługo potem pojawienie się technologii wytopu próżniowego przyspieszyło rozwój odlewanych stopów wysokotemperaturowych, a stopy polikrystaliczne stopniowo zaczęły stawać się głównym materiałem na łopatki turbin.

W latach 1980. XX wieku naukowcy odkryli technologię kierunkowego krzepnięcia, która może poprawić wytrzymałość i plastyczność stopów oraz poprawić odporność stopów na zmęczenie cieplne poprzez kontrolowanie szybkości wzrostu kryształów i sprawienie, aby ziarna rosły preferencyjnie. Na tej podstawie zaczęły się rozwijać stopy wysokotemperaturowe monokrystaliczne, które stały się dominującym materiałem na łopatki turbin silników lotniczych o wysokiej wydajności.

Proces produkcji

Posiadanie materiałów o doskonałych parametrach nie wystarczy. Łopatki turbin silników lotniczych wymagają również precyzyjnej technologii produkcji - procesu odlewania precyzyjnego.

Przygotowanie rdzenia, wosku i muszli

W odlewaniu precyzyjnym pustych łopatek często stosuje się rdzenie ceramiczne do tworzenia kanałów powietrznych: rdzeń ceramiczny umieszcza się w łopatce z wosku pszczelego, owija glinką porcelanową i podgrzewa, a wosk wewnątrz jest wyładowywany po wypaleniu, aby utworzyć wnękę odlewniczą; forma woskowa jest pokrywana powłoką ogniotrwałą i spiekana w wysokiej temperaturze, a twarda skorupa formy jest formowana po stopieniu formy woskowej. Stopiony metal wlewa się do wewnętrznej wnęki skorupy formy, aby uzyskać odlew.

Utrwalanie kierunkowe

Przy ścisłej kontroli temperatury wiele ziaren konkuruje o wzrost, pozwalając dominującemu ziarnie wejść do wnęki. W miarę postępu interfejsu ciało stałe-ciecz ziarno nadal rośnie, uzyskując w ten sposób ostrze monokrystaliczne.

Test

Po wykonaniu łopatek turbiny stosuje się specjalny proces chemiczny w celu rozpuszczenia rdzenia ceramicznego, a następnie wycina się otwory chłodzące i nakłada powłokę bariery termicznej, aby zapewnić izolację i chłodzenie. Po inspekcji rentgenowskiej łopatki są gotowe.

Struktura chłodząca

W przypadku silników zwiększenie temperatury gazu na wlocie turbiny może zwiększyć ciąg, a tym samym poprawić wydajność silnika i stosunek ciągu do masy. W obecnych silnikach lotniczych temperatura gazu na wlocie turbiny przekracza temperaturę graniczną, jaką może wytrzymać materiał łopatki odporny na wysokie temperatury, dlatego należy zastosować skuteczną metodę chłodzenia w celu obniżenia temperatury ścianki łopatki turbiny.

Technologie chłodzenia stosowane w łopatkach turbin obejmują głównie chłodzenie konwekcyjne, chłodzenie uderzeniowe, chłodzenie foliowe i chłodzenie laminatowe.

Fprzyszłość

Wraz z rozwojem nauki i technologii, technologia wytwarzania addytywnego, formowanie laserowe i inne technologie będą wykorzystywane w produkcji łopatek turbin. Łopatki turbin przyszłości będą miały lepszą wydajność i będą lepiej zapewniać moc, aby samoloty mogły wzbić się w niebo.

Skontaktuj się z nami

Dziękujemy za zainteresowanie naszą firmą! Jako profesjonalna firma produkująca części do turbin gazowych, będziemy nadal angażować się w innowacje technologiczne i udoskonalanie usług, aby dostarczać klientom na całym świecie więcej wysokiej jakości rozwiązań. Jeśli masz jakiekolwiek pytania, sugestie lub zamiary współpracy, chętnie Ci pomożemy. Skontaktuj się z nami w następujący sposób:

WhatsAPP: +86 135 4409 5201

E-mail:[email protected]