Analys av utvecklingshistorik, marknadsstatus och utvecklingstrend för turbinsblad

Utvecklingshistoria och trender av turbinblad

Turbinblad delas in i två kategorier: turbinledningsblad och turbinarbetsblad.

Huvudsakliga funktionen med turbinledningsbladen är att justera flödesriktningen för utsläppsgasen från förgasrummet. Materialets drifttemperatur kan nå över 1 100 ° C, och spänningarna som buren av turbinledningsbladen är vanligen mindre än 70MPa. Denna komponent skrotas ofta på grund av deformation orsakad av hög termisk spänning, termiskt utmattningsspäl på grund av plötsliga temperaturförändringar och brännningar orsakade av lokala överhettningar.

Turbinbladen befinner sig i turbinmotorn med högsta temperatur, mest komplexa spänning och värst miljö. Denna komponent måste uthärda höga temperaturer och stora centrifugalspänningar och termiska spänningar. Temperaturen det uthälder är 50-100 ℃ lägre än de motsvarande turbinstyrbladen, men vid hög fart, på grund av aerodynamiska krafter och centrifugalkrafter, når spänningarna i bladkroppen 140 MPa och i roten 280-560 MPa. Den kontinuerliga förbättringen av strukturen och materialen i turbinbladen har blivit en av de nyckelfaktorerna för att förbättra prestationen hos flygmotorer.

Turbinbladen, turbinaxeln, turbindisken och andra komponenter tillsammans bildar turbinen i en flygmotor. Turbinen är kraftkällan som drar compressorerna och andra tillbehör. Turbinen kan delas in i två komponenter: rotor och stator:

Turbinrotor: Det är en helhet som består av turbinblad, hjul, axlar och andra roterande delar som monteras på axeln. Den har ansvar för att suga in högtemperaturig och höghetsluftström till brännaren för att underhålla motorens drift. Turbinrotorn fungerar vid hög temperatur och hög hastighet och överför hög effekt, så dess arbetsvillkor är extremt stränga. När den arbetar vid hög temperatur måste turbinrotorn klara extremt hög centrifugalkraft och är också utsatt för effekten av aerodynamisk vridmoment osv. Den höga temperaturmiljön kommer att minska den yttersta styrkan hos material i turbinbladen och orsaka krypning och korrosion av turbinbladsmaterialet.

Turbinstator: Den består av turbinsvärdare, yttre ring och inre ring. Den är fäst på husringen och dess huvudsakliga funktion är att sprida och rätta luftströmmen för nästa stegs turbinrotor för att uppfylla hastighets triangeln för turbinarbetsbladen.

För att förbättra prestandaindikatorer som tyngdkraftsförhållande, ökar kraven på tolerans för flygplansmotorers och gasturbinsblad mot höga temperaturer och höga vindhastigheter kontinuerligt. I huvudströmsflygplans turbofanmotorer har turbinen som driver kompressorn ett maximum av

Luften som går in i turbinmotorn roterar med en hastighet på tusentals varv per sekund. Luften trycks ihop stegvis i kompressorn. Tryckförhållandet för den flermaskiniga kompressorn kan nå mer än 25. Den tryckade luften går in i motorens förmårskammare, blandas med bränsle och brinner. Bränsleflammen måste brinna stabil i den höghastighetsluftström som flyter med en hastighet över 100m/s.

Gasflödet med hög temperatur och hög tryck från förgasrummet driver turbinbladen att rotera med en hastighet på tusentals till tiotusentals varv per minut. Vanligtvis överstiger temperaturen före turbinen smältpunkten för turbinbladets material. Under drift har turbinbladen i moderna motorer vanligtvis att klara temperaturer på 1600~1800 ℃ , vindhastigheter på ungefär 300 m/s och den enorma lufttrycket som orsakas av dem.

Turbinbladen måste arbeta pålitligt under tusentals till tiotusentals timmar i sådan extremt hård arbetsmiljö. Turbinbladen har komplexa profiler och använder en rad avancerade tillverknings tekniker såsom riktad krympning, pulvermetallurgi, komplex tomma blad investmentsformning, komplex keramisk kärnproducering och mikrohålbehandling.

Turbinblad är en av komponenterna i de "två maskinerna" som har flest tillverkningsprocesser, längst cykel och lägst godkännandestopp. Tillverkningen av komplexa tomma turbinblad har blivit den kärn tekniken i den aktuella utvecklingen av de "två maskinerna".

Marknadstillstånd och utvecklingstrender

Bladen i flygplansmotorer och gasturbiner omfattar huvudsakligen ventilblad, turbinblad och kompressorblad, varav värdet på turbinbladen utgör ungefär 60% av den totala bladkostnaden. Jämfört med ventilblad är råmaterialen för turbinblad dyligare och svårare att bearbeta.

Som en viktig varmkomponent i motorn kräver turbinblad användning av högtemperaturspallmaterial. Deras smälteteknik ställer höga krav, och vissa metallmineralförnittningar är sällsynta. När det gäller tillverkningsprocessen använder turbinbladen vanligtvis investmentsformning för att uppnå tunna väggar och komplexa kylstrukturer. Tillverkningssvårigheten är betydligt högre än för andra blad.

Till exempel har CFM56-flygmotorerna, som används omfattande i Boeing 737-serien och Airbus 320-serien, mer än tusen turbinblad, varje styck kostar mer än 10 000 yuan. Enhetenpriset på turbinblad i vissa delar överstiger till och med 100 000 yuan.