Prečo letecké motory používajú integrované lopatky? Sú kľúčom k lietaniu! Slovensko

Letecký motor je „srdcom“ lietadla a je známy aj ako „korunovačný klenot priemyslu“. Jeho výroba integruje mnohé špičkové technológie v modernom priemysle, zahŕňajúce materiály, mechanické spracovanie, termodynamiku a ďalšie oblasti. Keďže krajiny majú stále vyššie požiadavky na výkon motora, nové konštrukcie, nové technológie a nové procesy vo výskume, vývoji a aplikáciách sú stále výzvou pre vrchol moderného priemyslu. Jedným z dôležitých faktorov pri zlepšovaní pomeru ťahu a hmotnosti leteckých motorov je integrovaný lopatkový disk.

Výhody blisk

Pred objavením sa integrálneho lopatkového disku bolo potrebné spojiť listy rotora motora s diskom kolesa cez čapy, zadlabacie a čapové drážky a blokovacie zariadenia, ale táto konštrukcia postupne nevyhovovala potrebám vysokovýkonných leteckých motorov. Integrovaný lopatkový disk, ktorý integruje lopatky rotora motora a disk kolesa, bol navrhnutý a teraz sa stal nevyhnutnou konštrukciou motorov s vysokým pomerom ťahu k hmotnosti. Bol široko používaný vo vojenských a civilných leteckých motoroch a má nasledujúce výhody.

1.Úbytok hmotnosti:Keďže ráfik disku kolesa nemusí byť opracovaný na inštaláciu pera a drážky na inštaláciu nožov, radiálna veľkosť ráfika sa môže výrazne zmenšiť, čím sa výrazne zníži hmotnosť rotora.

2.Znížte počet dielov:Okrem toho, že disk kolesa a lopatky sú integrované, je dôležitým dôvodom aj redukcia blokovacích zariadení. Letecké motory majú mimoriadne prísne požiadavky na spoľahlivosť a pri zvyšovaní spoľahlivosti zohráva veľkú úlohu zjednodušená konštrukcia rotora.

3. Znížte straty prúdenia vzduchu:Odpadá úniková strata spôsobená medzerou pri tradičnom spôsobe pripojenia, zlepšuje sa účinnosť motora a zvyšuje sa ťah.

Blisk, ktorý znižuje hmotnosť a zvyšuje ťah, nie je ľahké získať „perlu“. Na jednej strane je bliska väčšinou vyrobená z ťažko spracovateľných materiálov, ako je zliatina titánu a zliatina pre vysoké teploty; na druhej strane sú jeho čepele tenké a tvar čepele zložitý, čo kladie mimoriadne vysoké nároky na technológiu výroby. Okrem toho, keď sú listy rotora poškodené, nie je možné ich jednotlivo vymeniť, čo môže spôsobiť zošrotovanie bliska a ďalším problémom je technológia opravy.

Výroba blistrov

V súčasnosti existujú tri hlavné technológie výroby integrálnych čepelí.

• Päťosové CNC frézovanie

Päťosové CNC frézovanie je široko používané pri výrobe blistrov vďaka svojim výhodám rýchlej odozvy, vysokej spoľahlivosti, dobrej flexibility spracovania a krátkeho cyklu prípravy výroby. Medzi hlavné spôsoby frézovania patrí bočné frézovanie, ponorné frézovanie a cykloidné frézovanie. Medzi kľúčové faktory na zabezpečenie úspechu blisk patria:

Päťosové obrábacie stroje s dobrými dynamickými vlastnosťami

Optimalizovaný profesionálny CAM softvér

Nástroje a aplikačné znalosti venované spracovaniu titánových zliatin/vysokoteplotných zliatin

• Elektrochemické obrábanie

Elektrochemické obrábanie je vynikajúcou metódou na obrábanie kanálov integrálnych kotúčových kotúčov leteckých motorov. V elektrochemickom obrábaní existuje niekoľko technológií obrábania, vrátane elektrolytického obrábania objímok, obrysového elektrolytického obrábania a CNC elektrolytického obrábania.

Keďže elektrochemické obrábanie využíva hlavne vlastnosť rozpúšťania kovu na anóde v elektrolyte, katódová časť sa pri použití technológie elektrochemického obrábania nepoškodí a na obrobok nebude počas obrábania pôsobiť rezná sila, obrábacie teplo a pod. , čím sa zníži zvyškové napätie integrovaného lopatkového kanála leteckého motora po obrábaní.

Okrem toho sa v porovnaní s päťosovým frézovaním výrazne skráti pracovný čas elektrochemického obrábania a môže sa použiť v hrubej, polodokončovacej a dokončovacej fáze. Po opracovaní nie je potrebné ručné leštenie. Preto je to jeden z dôležitých vývojových smerov spracovania integrálnych lopatkových kanálov leteckých motorov.

• zváranie

Čepele sa spracovávajú oddelene a potom sa privaria k kotúču čepelí zváraním elektrónovým lúčom, lineárnym trením alebo vákuovým pevným difúznym spájaním. Výhodou je, že sa dá použiť na výrobu integrálnych kotúčových kotúčov s nekonzistentnými materiálmi čepelí a kotúčov.

Zvárací proces má vysoké požiadavky na kvalitu zvárania lopatiek, čo priamo ovplyvňuje výkon a spoľahlivosť celého lopatkového kotúča leteckého motora. Okrem toho, keďže skutočné tvary čepelí použitých v zváranom kotúči s čepeľami nie sú konzistentné, polohy čepelí po zváraní nie sú konzistentné kvôli obmedzenej presnosti zvárania a na vykonávanie personalizovaného presného CNC frézovania je potrebná adaptívna technológia spracovania. pre každú čepeľ.

Okrem toho je zváranie veľmi dôležitou technológiou pri opravách integrálnych čepelí. Medzi nimi, lineárne trecie zváranie, ako technológia zvárania v pevnej fáze, má vysokú kvalitu zvarového spoja a dobrú reprodukovateľnosť. Je to jedna z najspoľahlivejších a dôveryhodnejších zváracích technológií na zváranie komponentov rotora leteckého motora s vysokým pomerom ťahu k hmotnosti.

Aplikácia blisk

1. Letecký motor EJ200

Letecký motor EJ200 má celkom 3-stupňové ventilátory a 5-stupňové vysokotlakové kompresory. Jednotlivé lopatky sú privarené k disku kolesa elektrónovým lúčom, aby vytvorili integrálny lopatkový disk, ktorý sa používa v 3. stupni ventilátora a 1. stupni vysokotlakového kompresora. Integrálny lopatkový kotúč nie je zvarený s rotormi iných stupňov do viacstupňového integrálneho rotora, ale je spojený krátkymi skrutkami. Všeobecne povedané, je to v ranom štádiu aplikácie integrálnych lopatkových kotúčov.

2. F414 turboventilátorový motor

V turboventilátorovom motore F414 využívajú 2. a 3. stupeň 3-stupňového ventilátora a prvé 3 stupne 7. stupňa vysokotlakového kompresora integrálne lopatky, ktoré sú spracované elektrochemickými metódami. Spoločnosť GE tiež vyvinula uskutočniteľnú metódu opravy. Na tomto základe sú integrované lopatky 2. a 3. stupňa ventilátora zvarené dohromady, aby vytvorili integrálny rotor, a 1. a 2. stupeň kompresora sú tiež zvarené dohromady, čím sa ďalej znižuje hmotnosť rotora a zvyšuje sa životnosť. motora.

V porovnaní s EJ200 urobil F414 veľký krok vpred v aplikácii integrálnych čepelí.

3. Motor F119-PW-100

3-stupňový ventilátor a 6-stupňový vysokotlakový kompresor používajú integrované lopatky a lopatky 1. stupňa ventilátora sú duté. Duté lopatky sú privarené k disku kolesa pomocou lineárneho trecieho zvárania, aby vytvorili integrálnu lopatku, čo znižuje hmotnosť rotora tohto stupňa o 32 kg.

4. Motor BR715

Vo veľkých civilných motoroch bol tiež použitý integrovaný lopatkový disk. Motor BR715 využíva technológiu päťosového CNC frézovania na spracovanie integrovaného lopatkového disku, ktorý sa používa na kompresore druhého stupňa kompresora po ventilátore, a predné a zadné integrované lopatkové disky sú spolu zvarené, aby vytvorili integrálny rotor. Používa sa na Boeing 717.