Analiza istoriei dezvoltării, stării pieței și tendințelor viitoare ale aripilor de turbină

Istoria dezvoltării și tendințele turbinelor

Lamele de turbină sunt împărțite în două categorii: lame de turbină ghidă și lame de turbină de lucru.

Funcția principală a vanelor de ghidare a turbinei este de a ajusta direcția curgerii gazelor de epuizare din cameră de combustie. Temperatura materialului poate ajunge până la peste 1,100 ° C, iar stresul suportat de vanzele de ghidare a turbinei este de obicei mai mic de 70MPa. Această componentă este deseori scosă din folosință din cauza deformărilor provocate de un stres termic mare, crăceri deosebite de stres termic datorită schimbărilor brusc de temperatură și arsuri cauzate de temperaturi locale excesive.

Lamele de turbină sunt localizate în motorul cu turbină cu cea mai mare temperatură, cel mai complex stres și cea mai neproprietară mediu. Această componentă trebuie să reziste temperaturilor ridicate și unui stres centrifug și termic mare. Temperatura pe care o suportă este între 50-100 ℃ mai mică decât alunecatoarele corespondente ale turbinii, dar atunci când rotesc la o viteză ridicată, din cauza efectelor fortelor aerodinamice și centrifuge, stresul pe corpul lamei ajunge la 140MPa, iar la baza ajunge la 280-560MPa. Îmbunătățirea continuă a structurii și materialelor folosite în lamele de turbină a devenit una dintre factorii cheie pentru îmbunătățirea performanței motorului avionului.

Lamele de turbină, shaft-ul de turbină, discul de turbină și alte componente formează turbină unei motoare de avion. Turbina este sursa de putere care actionează compresorul și alte accesorii. Turbina se poate împărți în două componente: rotorul și statorul:

Rotorul turbinei: Este un ansamblu format din pălării ale turbinei, roți, axe și alte părți rotitoare montate pe axă. Este responsabil pentru a suge aerul cu înaltă temperatură și presiune ridicată în ardere pentru a menține funcționarea motorului. Rotorul turbinei funcționează la temperaturi ridicate și viteză mare, transmițând o putere mare, astfel că condițiile sale de lucru sunt extrem de grele. La temperaturi ridicate, rotorul turbinei trebuie să reziste unei forțe centrifuge extrem de mari și este, de asemenea, supus efectelor torției aerodinamice, etc. Mediuul cu temperaturi ridicate va reduce rezistența limită a materialelor pălăriilor turbinei și va provoca, de asemenea, fluajul și eroziunea materialelor pălăriilor turbinei.

Statorul turbinei: Este format din pălării ghidatoare ale turbinei, inelul exterior și inelul interior. Este fixat pe carcasă și funcția sa principală este de a difuza și a rectifica curgerea aerului pentru rotorul următor al turbinei, pentru a satisface triunghiul de viteză al pălăriilor de lucru ale turbinei.

Pentru a îmbunătăți indicatorii de performanță, cum ar fi raportul forței propulsive la greutate, cerințele legate de toleranța lamelor turbinelor motoarelor aero und gasului la temperaturi ridicate și viteze ridicate ale vântului cresc continuu. În motoarele turbofan principale pentru aeronave, compresorul accionat de turbină are un maxim de

Aerul care intră în motorul turbinei se rotește la o viteză ridicată de mii de rotații pe secundă. Aerul este comprimat treptat în compresor. Raportul de presiune al compresorului multi-etapă poate ajunge peste 25. Aerul comprimat intră în cameră de combustie a motorului, se amestecă cu combustibilul și arde. Flacăra de combustibil trebuie să arde stabil în curgerea de aer sub presiune care se deplasează la o viteză ridicată de peste 100m/s.

Fluxul de gaz la temperaturi ridicate și presiuni mari din cameră de combustie face să se rotească palele turbinei la o viteză de mii până la zeci de mii de rotații pe minut. De obicei, temperatura înainte de turbina depășește punctul de topire al materialului palei turbinei. În timpul funcționării, palele turbinei a motorilor moderni trebuie să reziste de regulă temperaturilor între 1600~1800 ℃ , viteze ale ventului de aproximativ 300m/s și presiunile uriașe cauzate de acestea.

Palele turbinei trebuie să funcționeze cu fiabilitate de mii până la zeci de mii de ore într-un mediu de lucru extrem de greu. Palele turbinei au profile complexe și folosesc o mulțime de tehnologii avansate de fabricație, cum ar fi solidificarea direcțională, metalurgia prafurilor, formare prin investiție a palelor goale complexe, fabricarea nucleului ceramic complex și procesarea microroșelor.

Lamele de turbină sunt una dintre componentele celor două mașini care au cele mai multe procese de fabricație, cel mai lung ciclu și cea mai mică rată de succes. Fabricarea lamelor de turbină goale complexe a devenit tehnologia de bază în dezvoltarea actuală a celor două mașini.

Stare de piata și tendințe de dezvoltare

Lamele din motoarele de avion și turbinele gazeuse includ în principal lame de ventilator, lame de turbină și lame de compresor, valorile lamei de turbină reprezentând aproximativ 60% din costul total al laminilor. Comparativ cu lamele de ventilator, materialele brute ale lamei de turbină sunt mai valoroase și mai dificil de procesat.

Ca component important al motorului la capătul cald, turbinele necesită utilizarea de materiale din aleațiuri rezistente la înalte temperaturi. Tehnologia de topire a acestora cere specificații ridicate, iar unele resurse minerale metale sunt rare. În ceea ce privește procesul de fabricație, turbinele folosesc de obicei casting prin investiție pentru a realiza pereți subțiri și structuri de răcire complexe. Dificultatea de fabricație este semnificativ mai mare decât în cazul altor lame.

De exemplu, motoarele CFM56, folosite pe scară largă în seria Boeing 737 și Airbus 320, au peste o mie de lame de turbină, fiecare având un cost de peste 10.000 de yuani. Prețul unitar al unor lame de turbină depășește chiar 100.000 de yuani.