Há um universo escondido em cada pás de turbina

A beleza do universo está em seu mistério e profundidade. A Via Láctea sozinha contém incontáveis galáxias, estrelas e poeira, muito além do alcance da observação humana. Você sabia que as pás de turbinas dos motores aeronáuticos também contêm um "universo" de materiais. Neste "universo", átomos e moléculas são combinados de forma inteligente para ajudar o motor a atender vários requisitos de desempenho.

Turbinas

As pás de turbina são uma das partes mais críticas de um motor aeronáutico. Elas estão localizadas na parte do motor com a temperatura mais alta, estresse mais complexo e ambiente mais rigoroso. São numerosas, de formato complexo, têm requisitos dimensionais elevados e são difíceis de processar, o que afeta diretamente o desempenho do motor aeronáutico.

Motores aeronáuticos avançados podem operar em temperaturas superiores a 1700 ° C

Após a pressurização, a pressão é tão alta quanto mais de 50 atmosferas

Para atender aos requisitos de desempenho, confiabilidade e vida útil do motor, os materiais das pás de turbina precisam ter excelente resistência a altas temperaturas, boa resistência à oxidação, resistência à corrosão térmica, além de boa resistência à fadiga e tenacidade à fratura e outras propriedades compreensivas.

Pesquisa e desenvolvimento de materiais

Processo de desenvolvimento de materiais de pás

Na década de 1930, os pesquisadores desenvolveram ligas de alta temperatura com excelente desempenho em alta temperatura para substituir o aço inoxidável, permitindo que a pá fosse usada em temperaturas de até 800 ° C. Pouco depois, a emergência da tecnologia de fusão a vácuo promoveu o desenvolvimento de ligas de alta temperatura fundidas, e as ligas policristalinas gradualmente começaram a se tornar o material principal para as pás de turbinas.

Nos anos 80, os pesquisadores descobriram a tecnologia de solidificação direcional, que pode melhorar a resistência e a plasticidade dos ligas e melhorar o desempenho térmico das ligas controlando a taxa de crescimento cristalino e fazendo com que os grãos cresçam preferencialmente. Com base nisso, começaram a se desenvolver ligas de alta temperatura de cristal único e tornaram-se o material dominante para as pás da turbina do motor aeronáutico de alto desempenho.

Processo de fabricação

Ter materiais com excelente desempenho não é suficiente. As pás da turbina do motor aeronáutico também exigem uma tecnologia de fabricação precisa - o processo de fundição por investida.

Preparação do núcleo, cera e casca

No processo de fundição por investimento de lâminas ocais, núcleos cerâmicos são frequentemente usados para criar passagens de ar: o núcleo cerâmico é colocado em uma lâmina de cera de abelha, envolvido com argila porcelanosa e aquecido, e a cera interna é drenada após o cozimento para formar uma cavidade de fundição; o molde de cera é revestido com um revestimento refratário e sinterizado a alta temperatura, formando uma casca moldável dura após a fusão do molde de cera. O metal fundido é despejado na cavidade interna da casca moldável para obter uma peça fundida.

Solidificação direcional

Sob controle rigoroso de temperatura, vários grãos competem para crescer, permitindo que o grão dominante entre na cavidade. À medida que a interface sólido-líquido avança, o grão continua a crescer, obtendo assim uma lâmina de cristal único.

T est

Após a fabricação das pás de turbina, um processo químico especial é usado para dissolver o núcleo cerâmico, e então são feitos furos de resfriamento e aplicado um revestimento de barreira térmica para fornecer isolamento e resfriamento. Após inspeção por raios-X, as lâminas estão concluídas.

Estrutura de resfriamento

Para motores, aumentar a temperatura do gás na entrada da turbina pode aumentar a empuxo, melhorando assim a eficiência do motor e a razão peso-empuxo. Nos motores de aeronaves atuais, a temperatura do gás na entrada da turbina excede a temperatura limite que o material resistente ao calor da lâmina pode suportar, portanto, é necessário usar um método eficaz de resfriamento para reduzir a temperatura da parede da lâmina da turbina.

As tecnologias de resfriamento usadas nas lâminas das turbinas incluem principalmente resfriamento por convecção, resfriamento por impactação, resfriamento por filme e resfriamento laminar.

F futuro

Com o desenvolvimento da ciência e tecnologia, tecnologias de fabricação aditiva, formação a laser e outras serão utilizadas na fabricação de lâminas de turbina. As lâminas das turbinas do futuro terão um desempenho melhor e proporcionarão melhor potência para que as aeronaves possam voar alto no céu.

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