Analiza istorije razvoja, tržišnog statusa i trendova razvoja turbinskih lopatica

Istorija razvoja i trendovi turbinskih lopatica

Turbinske lopatice se dele na dve kategorije: vodiljne turbinske lopatice i radne turbinske lopatice.

Glavna funkcija vodiljnih lamela je da prilagodi smer tokova izduženog plina iz gorenja. Temperatura materijala može dostići preko 1,100 ° C, a napornost koju nose vodiljne lamele je opšte manja od 70MPa. Ovaj deo često se odbacuje zbog deformacije uzroke koje velike termalne napone, tržnog umora uzrokovani brzim promenama temperature, i sagorevanja uzrokovanih lokalno prekomernim temperaturama.

Turbinske lopatice se nalaze u turbineskom motoru sa najvišom temperaturom, najsloženijim naprednim silama i najgorim okruženjem. Ovaj deo mora da izdrži visoke temperature i velike centrifugalne i termalne napone. Temperaturu koju nose je 50-100 ℃ niža od odgovarajućih turbinskih vodena listova, ali prilikom rotacije visokom brzinom, zbog uticaja aerodinamičke sile i centrifugalne sile, napetost na telo listelja dostiže 140MPa, a na koren do 280-560MPa. Neprestano unapređivanje strukture i materijala turbinskih listelja postalo je jedan od ključnih činilaca za unapređivanje performansi avijskog motora.

Turbinski listelj, turbinški os, turbinško disk i ostali delovi zajedno čine turbinu avijskog motora. Turbina je izvor snage koji privodi kompresor i druge priborne opreme. Turbina se može podeliti na dva elementa: rotor i statore:

Turbinski rotor: Sastoji se od turbinskih lopatica, kotača, osa i drugih rotirajućih delova montiranih na osi. Odgovoran je za uzuće visoko temperaturnog i visoko pritisknog zraka u sagorevaču kako bi se održao rad motora. Turbinski rotor radi pri visokoj temperaturi i brzini, prenosom velikog snaga, stoga su njegove radne uslove izuzetno stroge. Pri radu u visokoj temperaturi, turbinski rotor mora da izdrži izuzetno veliku centrifugalnu silu, a takođe je pod uticajem aerodinamičkog momenta itd. Visoka temperatura će smanjiti krajnju čvrstoću materijala turbinske lopate, te uzrokovati krepiranje i eroziju materijala turbinske lopate.

Turbinski statator: Sastoji se od vodičkih lopatica turbine, spoljnog i unutrašnjeg prstena. Fiksiran je na omot i njegova glavna funkcija je da širi i pravi zrak za sledeći fazni rotor, kako bi se zadovoljio brzinski trougao radnih lopasti turbine.

Da bi se poboljšali performanse, kao što je omjer jačine i težine, zahtevi prema toleranciji lopatica leteljskog motora i plinovnog turbinog motora prema visokim temperaturama i brzini vjetra konstantno rastu. U glavnim leteljskim turboventilatorskim motorima, turbina koja privodi kompresor može imati maksimum od

Zrak koji ulazi u turbinski motor rotira brzinom hiljade okretaja po sekundi. Zrak se korak po koraku stisne u kompresoru. Stisnuće koje višestruki kompresor može postići može biti veće od 25. Stisnuti zrak ulazi u gorivaonu komoru motora, meša se s gorivom i gori. Plamena mora stabilno goret u visokoprskom zraku koji teče brzinom većom od 100m/s.

Prtljazni tok plina visokih temperatura i tlaka iz gorenjačke komore pokreće turbinu da rotira brzinom od hiljada do desetina hiljada obrtaja po minuti. Obično, temperatura pre turbine premašuje točku taljenja materijala turbinskih listova. Tijekom rada, turbinski listovi moderne motora obično moraju da izdrže temperature od 1600~1800 ℃ , brzine vjetra od oko 300m/s i ogroman vazdušni pritisak koji ih uzrokuju.

Turbinski listovi moraju pouzdano raditi hiljade do desetine hiljada sati u ovako ekstremnom radnom okruženju. Turbinski listovi imaju složene profilse i koriste veliki broj naprednih tehnologija proizvodnje kao što su smjerovito zatvrđivanje, prašinska metalurgija, složeno prazninsko laganje listova, proizvodnja složenih keramičkih jezgra i mikro-otvor procesiranje.

Lopatica turbine je jedan od komponenti "dve mašine" koja ima najviše proizvodnih procesa, najdužu ciklus i najnižu stopu prolaska. Proizvodnja složenih praznih lopatika turbine postala je glavna tehnologija u trenutnom razvoju "dve mašine".

Status tržišta i trendovi razvoja

Lopatice u avionskim motorima i plinskim turbinama uglavnom obuhvataju ventilatorske lopatice, lopatice turbine i kompresorske lopatice, pri čemu vrednost lopatice turbine čini oko 60% ukupne cene lopatice. U poređenju sa ventilatorskim lopaticama, sirovine za lopatice turbine su dragocenije i teže za obradu.

Kao važan komponent na topnoj strani motora, turbinski listovi zahtevaju upotrebu visoko temperaturnih alija materijala. Tehnologija tanenja zahteva visoke zahteve, a neki metalni mineralni resursi su retki. U pogledu tehnologije proizvodnje, turbinski listovi opšte koriste investiciono lisavanje kako bi se postigle tanka zida i kompleksne hlađajne strukture. Težina izrade je značajno veća nego kod drugih listova.

Na primer, aviokondenzatori CFM56 široko korišćeni u seriji Boeing 737 i Airbus A320 imaju preko hiljadu turbinskih listova, a cena svakog od njih prelazi 10.000 juana. Jedinicna cena turbinskih listova u određenim delovima čak prelazi 100.000 juana.