ทำไมเครื่องยนต์อากาศยานถึงใช้ใบพัดแบบบูรณาการ?

01 ข้อดีของใบพัดแบบบูรณาการ

ก่อนที่จะมีการพัฒนาดิสก์ใบพัดแบบบูรณาการ ใบจักรของเครื่องยนต์จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับแผ่นดิสก์ผ่านข้อต่อ ช่องสลัก และอุปกรณ์ล็อค แต่โครงสร้างนี้ค่อยๆ ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของเครื่องยนต์อากาศยานสมรรถนะสูงได้ อันเนื่องจากดิสก์ใบพัดแบบบูรณาการซึ่งรวมใบจักรของเครื่องยนต์และแผ่นดิสก์เข้าด้วยกันได้ถูกออกแบบขึ้น และในปัจจุบันกลายเป็นโครงสร้างที่จำเป็นสำหรับเครื่องยนต์ที่มีอัตราแรงผลักดันต่อความหนักสูง มันได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์ของอากาศยานทางทหารและพลเรือน และมีข้อดีดังนี้

1. การลดน้ําหนัก

เนื่องจากไม่จำเป็นต้องทำการเจียระไนเพื่อติดตั้งใบพัดบนขอบของแผ่นจาน ขนาดรัศมีของขอบสามารถลดลงได้อย่างมาก ซึ่งช่วยลดมวลของโรเตอร์อย่างมีนัยสำคัญ

2. ลดจำนวนชิ้นส่วน

นอกจากนี้ การที่แผ่นจานและใบพัดรวมกันเป็นหนึ่งเดียว การลดจำนวนอุปกรณ์ล็อคก็เป็นเหตุผลสำคัญเช่นกัน เครื่องยนต์สำหรับอากาศยานมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือ และโครงสร้างโรเตอร์ที่เรียบง่ายขึ้นมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มความน่าเชื่อถือ

3. ลดการสูญเสียของกระแสอากาศ

การสูญเสียจากการหลุดออกที่เกิดจากช่องว่างในวิธีการเชื่อมต่อแบบดั้งเดิมถูกกำจัด ประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องยนต์ได้ปรับปรุง และแรงดันเพิ่มขึ้น

ใบพัดรวมกับจาน ซึ่งไม่เพียงแต่ลดน้ำหนักลง แต่ยังเพิ่มแรงดัน อีกทั้งยังช่วยในการปรับปรุงอัตราส่วนระหว่างแรงดันกับน้ำหนัก แน่นอนว่ามันไม่ง่ายที่จะ "เก็บไข่มุก" ในอีกด้านหนึ่ง ใบพัดรวมกับจานส่วนใหญ่ใช้วัสดุที่ยากต่อการประมวลผล เช่น เหล็กกล้าไทเทเนียมและโลหะทนความร้อนสูง ในอีกด้านหนึ่ง ใบพัดบางและรูปทรงซับซ้อน ซึ่งกำหนดข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับเทคโนโลยีการผลิต นอกจากนี้ เมื่อใบพัดโรเตอร์เสียหาย จะไม่สามารถเปลี่ยนใบพัดเดี่ยวได้ ซึ่งอาจทำให้ใบพัดรวมกับจานถูกทิ้งไป และเทคโนโลยีการซ่อมแซมเป็นอีกปัญหาหนึ่ง

02 การผลิตของใบพัดรวมกับจาน

ในปัจจุบัน มีเทคโนโลยีหลักสามแบบสำหรับการผลิตใบพัดแบบรวมชิ้นเดียว

1. การกัด CNC แกนห้า

การกัด CNC แกนห้าได้รับความนิยมอย่างมากในการผลิต blisks เนื่องจากมีข้อดี เช่น การตอบสนองที่รวดเร็ว ความน่าเชื่อถือสูง ความยืดหยุ่นในการประมวลผลดี และเวลาเตรียมการผลิตสั้น วิธีการกัดหลักๆ ประกอบด้วย การกัดด้านข้าง การกัดแบบเจาะลึก และการกัดแบบไซโคลอิด ปัจจัยสำคัญที่จะทำให้การผลิต blisks ประสบความสำเร็จ ได้แก่:

1) เครื่อง CNC แกนห้าที่มีคุณสมบัติทางพลศาสตร์ที่ดี

2) ซอฟต์แวร์ CAM มืออาชีพที่ได้รับการปรับแต่ง

3) เครื่องมือและความรู้เกี่ยวกับการประยุกต์ใช้เฉพาะสำหรับการแปรรูปโลหะไทเทเนียมและโลหะอัลลอยที่ทนความร้อนสูง

2. การกลึงไฟฟ้าเคมี

การกลึงไฟฟ้าเคมีเป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมสำหรับการกลึงช่องของแผ่นใบพัดรวมของเครื่องยนต์อากาศยาน มีเทคโนโลยีการกลึงหลายแบบในกระบวนการกลึงไฟฟ้าเคมี เช่น การกลึงไฟฟ้าแบบปลอก การกลึงไฟฟ้าตามรูปทรง และการกลึงไฟฟ้า CNC

เนื่องจากกระบวนการกลึงด้วยวิธีไฟฟ้าเคมีใช้คุณสมบัติของการละลายของโลหะที่ขั้วบวกในสารประกอบไฟฟ้า พื้นที่ขั้วลบทidak จะไม่ได้รับความเสียหายเมื่อนำเทคโนโลยีการกลึงด้วยวิธีไฟฟ้าเคมีมาใช้ และชิ้นงานจะไม่ได้รับผลกระทบจากการตัดแรง ความร้อนจากการกลึง ฯลฯ ส่งผลให้ลดแรงเหลืออยู่ในช่องใบพัดรวมของเครื่องยนต์อากาศยานหลังจากการแปรรูป

นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับการกัดแบบแกนห้าแกน เวลาทำงานของการกลึงด้วยวิธีอิเล็กโตรเคมีลดลงอย่างมาก และสามารถนำไปใช้ในขั้นตอนการกลึงหยาบ การกลึงครึ่งสำเร็จรูปและการกลึงสำเร็จรูป โดยไม่จำเป็นต้องมีการขัดเงาด้วยมือหลังการประมวลผล ดังนั้น จึงถือเป็นหนึ่งในทิศทางการพัฒนาสำคัญของการประมวลผลช่องใบพัดรวมของเครื่องยนต์อากาศยาน

3. การปั่น

ใบพัดถูกแปรรูปแยกกัน จากนั้นเชื่อมเข้ากับจานใบพัดโดยใช้วิธีการเชื่อมด้วยลำแสงอิเล็กตรอน การเชื่อมเสียดทานเชิงเส้น หรือการเชื่อมแบบแข็งในสุญญากาศ ข้อดีคือสามารถใช้ในการผลิตจานใบพัดรวมที่มีวัสดุใบพัดและแผ่นจานแตกต่างกัน

กระบวนการทำให้เชื่อมติดมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับคุณภาพของการเชื่อมใบพัด ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของจานใบพัดโดยรวมของเครื่องยนต์อากาศยาน นอกจากนี้ เนื่องจากลักษณะจริงของใบพัดที่ใช้ในจานใบพัดเชื่อมไม่เหมือนกัน ตำแหน่งของใบพัดหลังจากการเชื่อมจึงไม่สอดคล้องกันเนื่องจากข้อจำกัดของความแม่นยำในการเชื่อม จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการประมวลผลแบบปรับตัวเพื่อทำการเจียร CNC อย่างแม่นยำเฉพาะสำหรับแต่ละใบพัด

นอกจากนี้ การเชื่อมเป็นเทคโนโลยีที่สำคัญมากในงานซ่อมแซมใบพัดรวม ในจำนวนนั้น การเชื่อมแรงเสียดทานเชิงเส้น ซึ่งเป็นเทคโนโลยีการเชื่อมแบบของแข็ง มีคุณภาพการเชื่อมต่อที่สูงและสามารถทำซ้ำได้ดี เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการเชื่อมที่น่าเชื่อถือและไว้วางใจได้สำหรับการเชื่อมชิ้นส่วนโรเตอร์ของเครื่องยนต์อากาศยานที่มีอัตราส่วนกำลังขับต่อน้ำหนักสูง