Pagsusuri ng kasaysayan ng pag-unlad, katayuan sa merkado at takbo ng pag-unlad ng mga blades ng turbine

Kasaysayan ng Pag-unlad at Mga Trend ng Turbine Blades

Ang mga turbine blades ay nahahati sa dalawang kategorya: turbine guide blades at turbine working blades.

Ang pangunahing pag-andar ng turbine guide vanes ay upang ayusin ang direksyon ng daloy ng maubos na gas mula sa combustion chamber. Ang temperatura ng pagpapatakbo ng materyal ay maaaring umabot ng higit sa 1,100°C, at ang stress na dala ng turbine guide vanes ay karaniwang mas mababa sa 70MPa. Ang component na ito ay madalas na na-scrap dahil sa distortion na dulot ng malaking thermal stress, thermal fatigue crack na dulot ng biglaang pagbabago ng temperatura, at mga paso na dulot ng mga lokal na sobrang temperatura.

Ang mga turbine blades ay matatagpuan sa turbine engine na may pinakamataas na temperatura, ang pinaka kumplikadong stress at ang pinakamasamang kapaligiran. Ang sangkap na ito ay kailangang makatiis ng mataas na temperatura at malaking centrifugal stress at thermal stress. Ang temperatura na tinitiis nito ay 50-100℃ mas mababa kaysa sa kaukulang turbine guide blades, ngunit kapag umiikot sa mataas na bilis, dahil sa mga epekto ng aerodynamic force at centrifugal force, ang stress sa blade body ay umabot sa 140MPa at ang ugat ay umabot sa 280-560MPa. Ang patuloy na pagpapabuti ng istraktura at mga materyales ng mga blades ng turbine ay naging isa sa mga pangunahing salik sa pagpapabuti ng pagganap ng mga makina ng sasakyang panghimpapawid.

Ang mga blades ng turbine, turbine shaft, turbine disk at iba pang mga bahagi ay magkasamang bumubuo sa turbine ng isang makina ng sasakyang panghimpapawid. Ang turbine ay ang pinagmumulan ng kapangyarihan na nagtutulak sa compressor at iba pang mga accessories. Ang turbine ay maaaring nahahati sa dalawang bahagi: ang rotor at ang stator:

Turbine rotor: Ito ay isang buo na binubuo ng mga turbine blades, gulong, shaft at iba pang umiikot na bahagi na naka-mount sa shaft. Ito ay responsable para sa pagsuso ng mataas na temperatura at mataas na presyon ng daloy ng hangin sa burner upang mapanatili ang operasyon ng makina. Ang turbine rotor ay gumagana sa mataas na temperatura at mataas na bilis at nagpapadala ng mataas na kapangyarihan, kaya ang mga kondisyon sa pagtatrabaho nito ay lubhang malupit. Kapag nagtatrabaho sa mataas na temperatura, ang turbine rotor ay dapat makatiis ng napakataas na puwersa ng sentripugal, at napapailalim din sa epekto ng aerodynamic torque, atbp. pagguho ng materyal na talim ng turbine.

Turbine stator: Ito ay binubuo ng turbine guide blades, outer ring at inner ring. Ito ay naayos sa casing at ang pangunahing tungkulin nito ay upang i-diffuse at itama ang daloy ng hangin para sa susunod na yugto ng turbine rotor upang matugunan ang bilis ng tatsulok ng turbine working blades.

Upang mapagbuti ang mga tagapagpahiwatig ng pagganap tulad ng thrust-to-weight ratio, ang mga kinakailangan para sa pagpapaubaya ng makina ng sasakyang panghimpapawid at mga blades ng turbine ng gas sa mataas na temperatura at mataas na bilis ng hangin ay patuloy na tumataas. Sa mga pangunahing sasakyang panghimpapawid na turbofan engine, ang turbine-driven compressor ay may maximum na

Ang hangin na pumapasok sa turbine engine ay umiikot sa mataas na bilis ng libu-libong rebolusyon bawat segundo. Ang hangin ay may presyon ng hakbang-hakbang sa compressor. Ang ratio ng presyon ng multi-stage compressor ay maaaring umabot ng higit sa 25. Ang naka-pressure na hangin ay pumapasok sa silid ng pagkasunog ng makina, humahalo sa gasolina, at nasusunog. Ang apoy ng gasolina ay kailangang masunog nang matatag sa mataas na presyon ng daloy ng hangin na dumadaloy sa mataas na bilis na higit sa 100m/s.

Ang mataas na temperatura, mataas na presyon ng daloy ng gas mula sa silid ng pagkasunog ay nagtutulak sa mga blades ng turbine na umikot sa bilis na libo hanggang libu-libong mga rebolusyon bawat minuto. Karaniwan, ang temperatura bago ang turbine ay lumampas sa punto ng pagkatunaw ng materyal na talim ng turbine. Sa panahon ng operasyon, ang mga turbine blades ng mga modernong makina ay karaniwang kailangang makatiis sa temperatura na 1600~1800℃, ang bilis ng hangin na humigit-kumulang 300m/s, at ang malaking air pressure na dulot ng mga ito.

Ang mga blades ng turbine ay kailangang gumana nang mapagkakatiwalaan para sa libu-libo hanggang sampu-sampung libong oras sa napakalupit na kapaligiran sa pagtatrabaho. Ang mga turbine blades ay may mga kumplikadong profile at gumagamit ng malaking bilang ng mga advanced na teknolohiya sa pagmamanupaktura gaya ng directional solidification, powder metalurgy, kumplikadong hollow blade investment casting, kumplikadong ceramic core manufacturing, at micro-hole processing.

Ang mga blades ng turbine ay isa sa mga bahagi ng "dalawang makina" na may pinakamaraming proseso ng pagmamanupaktura, pinakamahabang cycle, at pinakamababang pass rate. Ang paggawa ng mga kumplikadong hollow turbine blades ay naging pangunahing teknolohiya sa kasalukuyang pag-unlad ng "dalawang makina".

Katayuan sa merkado at mga uso sa pag-unlad

Ang mga blades sa mga makina ng sasakyang panghimpapawid at mga gas turbine ay pangunahing kinabibilangan ng mga fan blades, turbine blades at compressor blades, kung saan ang halaga ng turbine blades ay humigit-kumulang 60% ng kabuuang halaga ng blade. Kung ikukumpara sa mga fan blades, ang mga hilaw na materyales ng turbine blades ay mas mahalaga at mas mahirap iproseso.

Bilang isang mahalagang bahagi ng hot-end ng makina, ang mga blades ng turbine ay nangangailangan ng paggamit ng mga materyales na may mataas na temperatura na haluang metal. Ang kanilang teknolohiya sa pagtunaw ay nangangailangan ng mataas na mga kinakailangan, at ang ilang mga mapagkukunan ng metal na mineral ay mahirap makuha. Sa mga tuntunin ng proseso ng pagmamanupaktura, ang mga blades ng turbine ay karaniwang gumagamit ng investment casting upang makamit ang manipis na mga pader at kumplikadong mga istruktura ng paglamig. Ang kahirapan sa pagmamanupaktura ay mas mataas kaysa sa iba pang mga blades.

Halimbawa, ang mga makina ng sasakyang panghimpapawid ng CFM56 na malawakang ginagamit sa serye ng Boeing 737 at serye ng Airbus 320 ay may higit sa isang libong turbine blades, bawat isa ay nagkakahalaga ng higit sa 10,000 yuan. Ang presyo ng yunit ng mga blades ng turbine sa ilang bahagi ay lumampas pa sa 100,000 yuan.