Varför använder flygplansmotorer integrerade blad?

01 Fördelar med det integrerade bladet

Innan uppkomsten av den integrerade bladskivan behövde motorns rotorblad anslutas till hjulskivan genom sparrar, tass- och mortelgrovor och låsningssystem, men denna struktur kunde alltmer inte uppfylla kraven för högpresterande flygmotorer. Den integrerade bladskivan som kombinerar motorns rotorblad och hjulskiva utformades och har nu blivit en nödvändig struktur för motorer med hög tyngdtrycksförhållande. Den har nu kommit i allmän användning i både militära och civila flygmotorer och har följande fördelar.

1. Viktminskning

Eftersom det inte behöver finnas maskineri för att montera bladen på kanten av hjulskivan kan den radiale dimensionen av kanten reduceras betydligt, vilket i sin tur minskar massan av rotorn på ett betydande sätt.

2. Minskar antalet delar

Utöver att hjulskivan och bladen är integrerade är även minskningen av låsningsenheter en viktig anledning. Flygmotorer har extremt strikta krav på pålitlighet, och den förenklade rotorstrukturen spelar en stor roll när det gäller att förbättra pålitligheten.

3. Minskar luftflödesförlust

Förlusten av escape orsakad av luckan i den traditionella kopplingsmetoden elimineras, motorens arbets-effektivitet förbättras och driften ökar.

Den integrerade bladskivan, som inte bara minskar vikten utan också ökar driften, bidrar också till att förbättra drift-vikt-förhållandet. Naturligtvis är det ingen enkel "perlor" att plocka. Å ena sidan använder den integrerade bladskivan ofta material som är svåra att bearbeta, såsom titaniumlegeringar och högtemperaturslegeringar; å andra sidan är dess blad tunna och bladformen komplex, vilket ställer extremt höga krav på tillverknings tekniken. Dessutom, när rotorbladen skadas, kan de inte ersättas enskilt, vilket kan leda till att hela den integrerade bladskivan skrotas, och reparationstekniken är ett annat problem.

02 Tillverkning av den integrerade bladskivan

För närvarande finns det tre huvudsakliga tekniker för tillverkning av integrerade blad.

1. Fem-axels CNC-fräsning

Fem-axels CNC-fräsning används omfattande i tillverkningen av bliskar på grund av dess fördelar som snabb respons, hög tillförlitlighet, god bearbetningsflexibilitet och kort produktionssammandragscykel. De huvudsakliga fräsmetoderna inkluderar sidfräsning, inbördes fräsning och cykloidal fräsning. De avgörande faktorerna för att säkerställa framgång av bliskar inkluderar:

1) Fem-axels maskinverktyg med goda dynamiska egenskaper

2) Optimerat professionellt CAM-programvara

3) Verktyg och tillämpningskunskap dedikerade till bearbetning av titanlegeringar/högtemperaturlegeringar

2. Elektrokemisk bearbetning

Elektrokemisk bearbetning är en utmärkt metod för bearbetning av kanaler i integrerade bladskivor för flygmotorer. Det finns flera bearbetningstekniker inom elektrokemisk bearbetning, inklusive elektrolytskivabearbetning, konturelektrolytfräsning och CNC-elektrolytfräsning.

Eftersom elektrokemisk bearbetning huvudsakligen utnyttjar egenskapen hos metallsolubilitet vid anoden i elektrolyten sker inte någon skada på katoddelen när tekniken för elektrokemisk bearbetning används, och arbetsstycket bearbetas inte påverkas av skärkraft, bearbetningsvärme etc., vilket minskar residualstressen i den integrerade bladkanalen av flygmotorn efter bearbetning.

Utöver detta, jämfört med femaxel-fräsning, minskas arbetstiderna för elektrokemisk bearbetning betydligt, och den kan användas i grovbearbetnings-, halvslutförings- och slutbearbetningsfaser. Det behövs ingen handpolering efter bearbetningen. Därför är det en av de viktiga utvecklingsriktningarna för bearbetning av integrerade bladkanaler i flygmotorer.

3. svetsning

Bladen bearbetas var för sig och sammanfogas sedan med bladskenet genom elektronstrålsvidering, linjärfriktionssvetsning eller vakuumfastställningsdiffusionsbindning. Dess fördel är att det kan användas för tillverkning av integrerade bladskivor med olika material i blad och skiva.

Svarningsprocessen ställer höga krav på kvaliteten av bladsvarningen, vilket påverkar direkt prestanda och tillförlitligheten hos det totala bladskaftet i flygmotorn. Dessutom, eftersom de faktiska formerna på bladen som används i svarningsbladskaftet inte är konsekventa, blir positionerna på bladen efter svarningen inte konsekventa på grund av begränsad svarningsnoggrannhet, och adaptiv bearbetningsteknik krävs för att utföra personaliserad precision CNC-fräsning för varje blad.

Utöver detta är svetsning en mycket viktig teknik vid reparation av integrerade blad. Däribland är linjär friktionssvetsning, som en fast fas svetsningsteknik, karakteriserad av hög svetsningskvalitet och god reproducerbarhet. Den är en av de pålitligaste och förtroendeingivande svetsningsteknikerna för att svetsa rotorkomponenter i flygmotorer med hög driftpåvikt.