Dlaczego silniki lotnicze używają zintegrowanych łopatek?

01 Przewagi całkowitej łopaty

Przed powstaniem całościowego krążka z ostrami, wirnikowe łopatki silnika musiały być połączone z krążkiem przez śródkowiny, łączniki i urządzenia blokujące, ale ta struktura stopniowo przestała odpowiadać potrzebom wysokowydajnych silników lotniczych. Został zaprojektowany całoroczny krążek z ostrami, który integruje łopatki wirnika silnika z krążkiem, a obecnie stał się niezbędna strukturą dla silników o wysokim stosunku ciągu do masy. Został powszechnie wykorzystany w silnikach samolotów wojskowych i cywilnych i ma następujące zalety.

1. Utrata masy ciała

Ponieważ nie ma potrzeby obrabiania języka i rówka do montowania łopat na obręczy dysku koła, wymiar promieniowy obręczy może zostać znacznie zmniejszony, co prowadzi do istotnego obniżenia masy wirnika.

2. Zmniejsza liczbę części

Dodatkowo, fakt, że dysk koła i łopaty są zintegrowane, a redukcja urządzeń blokujących jest również ważnym powodem. Silniki lotnicze mają bardzo surowe wymagania dotyczące niezawodności, a uproszczona struktura wirnika ma duży wpływ na poprawę niezawodności.

3. Zmniejszenie strat przepływu powietrza

Wykluczono straty ucieczki spowodowane szczeliną w tradycyjnej metodzie łączenia, co poprawia wydajność pracy silnika i zwiększa ciągu.

Całkowity dysk z ostrzami, który nie tylko zmniejsza wagę, ale również zwiększa ciągu, sprzyja również poprawie stosunku ciągu do wagi. Naturalnie, nie jest to łatwy do wyboru "żołądź". Z jednej strony, całkowity dysk z ostrzami Mostly używa trudnych do obróbki materiałów, takich jak stop tytanu i wysokotemperaturowy stop; z drugiej strony, jego ostrza są cienkie, a kształt ostrza jest złożony, co stawia ekstremalnie wysokie wymagania technologiczne. Ponadto, gdy łopatki wirnika są uszkodzone, nie mogą być one zamieniane pojedynczo, co może spowodować odrzucenie całego całkowitego dysku z ostrzami, a technologia naprawy jest kolejnym problemem.

02 Produkcja całkowitego dysku z ostrzami

Obecnie istnieją trzy główne technologie produkcyjne dla całkowitych łopatek.

1. Pięciowymiarowe frezowanie CNC

Pięciowymiarowe frezowanie CNC jest powszechnie stosowane w produkcji blisków dzięki zaletom szybkiej reakcji, wysokiej niezawodności, dobrej elastyczności obróbki i krótkiemu cyklowi przygotowań produkcyjnych. Głównymi metodami frezowania są: frezowanie bocznym, frezowanie wiercące i frezowanie cykloidalne. Kluczowymi czynnikami zapewniającymi sukces w produkcji blisków są:

1) Pięciowymiarowe maszyny CNC o dobrych właściwościach dynamicznych

2) Zaoptymalizowane profesjonalne oprogramowanie CAM

3) Narzędzia i wiedza aplikacyjna dedykowane do obróbki stopów tytanu/wysokotemperaturowych stopów

2. Obróbka elektrochemiczna

Obróbka elektrochemiczna to doskonała metoda do wycinania kanałów z dysków całkowitych łopatek silników lotniczych. Istnieje kilka technologii obróbki w obróbce elektrochemicznej, w tym obróbka elektrolityczna wałka, konturowa obróbka elektrolityczna i CNC obróbka elektrolityczna.

Ponieważ wiertzenie elektrochemiczne głównie wykorzystuje właściwość rozpuszczania się metali na anodzie w elektrolicie, część katodowa nie ulegnie uszkodzeniu podczas zastosowania technologii wiertienia elektrochemicznego, a przyrządowanie nie będzie miało wpływu na siłę cięcia ani ciepło przyrządowania, co zmniejsza pozostałe naprężenie w kanałach całkowitych łopatek silnika lotniczego po przyrządowaniu.

Ponadto, w porównaniu do frezowania pięcioosiowego, czas pracy wiertienia elektrochemicznego jest znacznie skrócony i może być stosowany w fazach obróbki grubościowej, półdośnej i dośnej. Po obróbce nie ma potrzeby ręcznego polerowania. Dlatego jest to jednym zważnych kierunków rozwoju w obróbce kanału łopatkowego całkowitego silnika lotniczego.

3. spawanie

Łopatki są przetwarzane oddzielnie, a następnie spawane do tarczy łopatkowej za pomocą spawania promieniem elektronowym, spawania tarczowego tarczanego lub spawania vakuumowego dyfuzyjnego. Jego zaletą jest możliwość stosowania do produkcji całkowitych tarcz łopatkowych o różnych materiałach łopatek i tarczy.

Proces spawania ma wysokie wymagania co do jakości spawania ostrz, co bezpośrednio wpływa na wydajność i niezawodność całkowitej tarczy ostrzowej silnika lotniczego. Ponadto, ponieważ rzeczywiste kształty ostrz używanych w spawanej tarczy ostrzowej nie są zgodne, położenia ostrz po spawaniu nie są zgodne ze względu na ograniczenia dokładności spawania, a więc wymagana jest technologia adaptacyjna do wykonania personalizowanego precyzyjnego frezowania CNC dla każdego ostrza.

Ponadto, spawanie jest bardzo ważną technologią w naprawie całościowych łopatek. Wśród nich, liniowe spawanie tarcia, jako technologia spawania fazą stałą, oferuje wysoką jakość połączenia spawalnego i dobrą powtarzalność. Jest jedną z bardziej niezawodnych i godnych zaufania technologii spawania do łączenia elementów wirnikowych silników lotniczych o wysokim stosunku ciągu do masy.