Analýza vývojovej histórie, trhovej situácie a vývojového trendu turbínových lalistiev

Vývojová história a trendy turbinových listov

Turbinové listy sa delia do dvoch kategórií: vodiace listy turbíny a pracovné listy turbíny.

Hlavnou funkciou vodiacich vaniečok turbíny je prispôsobenie smeru toku výfukových plynov z paleniska. Teplota materiálu môže dosiahnuť viac než 1 100 ° °C, a zátěž snášaná vodiacimi vaniečkami je obvykle menej ako 70MPa. Táto komponenta je často vyhodnocovaná ako znepravená kvôli deformácii spôsobenej veľkým tepelným zátěžiam, tepelným úmorovým trhlinám spôsobeným náhlymi zmenami teploty a spaleniám spôsobeným lokálnymi prehnanými teplotami.

Turbinové listy sú umiestnené v turbo motore s najvyššou teplotou, najkomplexnejšou zátěžou a najhorším prostredím. Táto komponenta musí vydržať vysoké teploty a veľké odstredivé a tepelné zátěže. Teplotu, ktorú vydržiava, je 50-100 ℃ nižšie ako odpovedajúce vodičové lopatky turbíny, ale pri rotácii vo vysokom tempu, kvôli vplyvu aerodynamickej sily a stredu miestnosti, sa stres na telo lopatky zvýši na 140MPa a koreň dosiahne 280-560MPa. Neustály rozvoj štruktúry a materiálov lopatiek turbíny sa stal jednou z kľúčových faktorov pre vylepšovanie výkonu lietadlovej motory.

Lopatky turbíny, válec turbíny, disk turbíny a ďalšie komponenty spoločne tvoria turbínu lietadlovej motory. Turbína je zdrojom energie na pohon kompresora a iných príslušností. Turbína sa dá rozdeliť na dve komponenty: rotor a stator:

Turbínny rotor: Je to celok, ktorý sa skladá z lopatiek turbíny, kôl, hriadeľov a iných rotujúcich častí montovaných na hriadeľi. Zodpovedá za vssávanie vysoko-teplotného a vysoko-tlakového vzduchu do spalovača na udržanie prevádzky motora. Turbínny rotor pracuje pri vysokých teplách a rýchlostech a prenáša vysokú mocnosť, preto sú jeho pracovné podmienky extrémne náročné. Pri práci vo vysokých teplách musí turbínny rotor vydržiavať extrémne vysokú centrifugálnu silu a je tiež predmetom vplyvu aerodynamického krútiaceho momentu atď. Vysokoteplivé prostredie sníži úradnú pevnosť materiálu lopaťov turbíny a môže tiež spôsobiť plazenie a eroziu materiálu lopaťov turbíny.

Turbínny stator: Skladá sa z vodičových lopatiek turbíny, vonkajšieho a vnútorného prstencov. Je pevne pripojený na obaly a jeho hlavná funkcia je difundovať a upraviť tok vzduchu pre nasledujúci stupeň turbínneho rotora tak, aby sa splnila rýchlosťová trojica pracovných lopatiek turbíny.

Pre zlepšenie výkonnostných ukazovateľov, ako je pomer tlača k hmotnosti, neustále rastú požiadavky na toleranciu lopatiek letectvého motora a plynového turbíny voči vysokým teplám a vysokým rýchlostiam vetra. V hlavných letnej turboventilných motorech má turbínou pohánvaný kompresor maximum

Vzduch vstupujúci do turbínového motora rotuje rýchlosťou tisícov otáčok za sekundu. Vzduch je postupne stlačovaný v kompresore. Stlačovací pomer viacerostupňového kompresoru môže dosiahnuť viac než 25. Stlačený vzduch vchádza do spalovacej komory motora, kde sa mieša s palivom a spaľuje. Plamien paliva musí stabilne hořať v stlačenom vzduchu tekúcim rýchlosťou viac ako 100 m/s.

Plynový tok s vysokou teplotou a vysokým tlakom z palivovej komory pohybuje lopatkami turbíny na rýchlosti tisícov až desaťtisícov otáčok za minute. V obvyklom běhu prekračuje teplota pred turbínou bod stravenia materiálu lopatiek. Počas prevádzky musia lopatky modernej turbíny vydržať teploty 1600~1800 ℃ , rýchlosti vietra asi 300 m/s a obrovské vzdušné tlaky spôsobené touto situáciou.

Lopatky turbíny musia spoľahlivo pracovať tisícky až desaťtisícky hodín v takémto extrémne náročnom pracovnom prostredí. Lopatky majú zložité profily a používajú veľké množstvo pokročilých výrobných technológií, ako je smerové tuhnutie, prášková metalurgia, investičné odlievanie zložitých dutých lopatiek, výroba zložitých keramických jadier a mikropracovanie dier.

Listy turbín sú jedným z komponentov "dvoch strojov", ktoré majú najviac výrobných procesov, najdlhšiu cyklu a najnižšiu úspešnosť. Výroba zložitých prázdnych listov turbín sa stala jadrovou technológiou v súčasnom rozvoji "dvoch strojov".

Trhová situácia a trendy rozvoja

Listy v lietadlových motorech a plyných turbínach zahŕňajú predovšetkým ventiláčne listy, turbine listy a kompresné listy, z ktorých cena turbine listov tvorí asi 60 % celkovej nákladovej sumy na listy. V porovnaní s ventiláčnymi listmi sú suroviny pre turbine listy cennejšie a ťažšie na spracovanie.

Jako dôležitá komponenta na horúcej strane motora vyžadujú turbinové listy použitie materiálov z vysokoteplotných ligatúr. Technológia ich tavenia má veľmi vysoké požiadavky a niektoré kovy sú redké. V oblasti výrobného procesu sa turbinové listy vyrábajú obvykle pomocou investičného litania, čo umožňuje dosiahnuť tenké steny a komplikované chladicí štruktúry. Šialstvo výroby je významne vyššie ako pri iných liskách.

Na príklade CFM56 letectvé motorov, ktoré sa široko používajú v sériách Boeing 737 a Airbus 320, každý z viac ako tisíc turbinových lalistiev stojí viac ako 10 000 juanov. Jednotková cena niektorých častí turbinových lalistiev dokonca prekračuje 100 000 juanov.