Ang pangunahing teknolohiya, mainit na teknolohiya at pangunahing teknolohiya sa paggawa ng advanced aero engine

Ang ratio ng thrust-sa-weight at power-sa-weight ay ang pinakamahalagang mga teknikal na indeks upang sukatin at sagupinin ang katangian ng pag-unlad ng aero-engine. Upang sundan ang ratio ng thrust-sa-weight ng engine na higit sa 10, ang aero-engine ay patuloy na gumagamit ng bagong mga materyales at ipinapasa ang mga bagong estraktura upang bawasan ang timbang ng mga bahagi ng aero-engine samantalang nakikita nang malaki ang temperatura ng harapan ng turbine ng engine. Ito'y nagtatakda ng mas mataas na mga teknikal na kailangan para sa paggawa ng engine, at humihikayat sa patuloy na pagbubuo at pag-unlad ng mga bagong teknolohiya sa paggawa ng aero-engine. Ang serye ng mga pangunahing teknolohiya sa paggawa na inilapat para sa pag-unlad ng mataas na katanyagan ng aero-engine ay magiging o ayon na naging direksyon ng pag-unlad ng mga unang teknolohiya sa paggawa. Ang artikulong ito ay nagpapakita ng pangunahing teknolohiya sa paggawa ng aero-engine mula sa tatlong aspeto: pangunahing teknolohiya, mainit na teknolohiya, at pangunahing teknolohiya. Ang pangunahing teknolohiya sa paggawa ay ang kinakailangang teknolohiya upang unangin ang aero-engine. Ang hotspot ng paggawa ng teknolohiya ay isang teknolohiya na dapat pag-aralan upang mapabuti ang produktibidad at kalidad ng paggawa ng engine. Ang pangunahing teknolohiya sa paggawa ay ang teknolohiya na dapat paulit-ulitin at unangin sa pag-unlad ng engine at masalimuot na produksyon, at kinakatawan ang malumanay na kapangyarihan ng antas ng teknolohiya sa paggawa ng engine at kakayanang makaproduktibo.

Pangunahing teknolohiya sa paggawa ng aero engine

Teknolohiya sa paggawa ng tunggal na krisal na turbin blade

Ang temperatura sa harap ng turbin ng modernong aero engine ay napakataas, at ang temperatura sa harap ng turbin ng F119 engine ay taas ng 1900~2050K, at ang turbin blades na nililikha gamit ang tradisyonal na proseso ay hindi makakaalam ng ganitong mataas na temperatura, at maaaring malubog at hindi makagawa ng epektibong trabaho. Ang mga single crystal turbine blades ay matagumpay na nag-solve sa problema ng resistensya sa mataas na temperatura ng turbin blades ng mga engine na may ratio ng thrust-to-weight na 10 na antas. Ang mahusay na resistensya sa mataas na temperatura ng mga single crystal turbine blades ay talagang nakabase sa katotohanan na mayroon lamang isang krisal sa buong blade, na naiwasto ang mga defekt sa pagganap sa mataas na temperatura sa pagitan ng grain boundaries na dulot ng polikrystal na estruktura ng equiaaxial at directional crystal blades.

Ang blade ng turbin na may isang crystal ay ang bahagi ng makina na may pinakamaraming proseso sa paggawa, pinakamahabang siklo, pinakamababang rate ng kwalipikasyon, at pinakamalakas na paniwala at monopoli mula sa ibang bansa. Ang proseso ng paggawa ng blade ng turbin na may isang crystal ay kinabibilangan ng pagpreso ng core, pagsasama-sama ng core at mold, pag-inject ng wax mold, inspeksyon gamit ang X-Light, deteksyon ng kapaligiran ng dinding ng wax mold, pagpaputi ng wax mold, kombinasyon ng wax mold, pagkuha ng sistema ng crystal at pagsasaog ng gate, pagpaint sand removal, pagdidehydrate ng shell, pagtanggal ng wax, pagbuburo ng shell, pagsasaog ng dahon, solidifikasyon ng isang crystal, pagpipilaw ng shell, pangunahing inspeksyon, fluorescence inspection, pagtanggal ng core, pagsusuri, pagsukat ng chord width, inspeksyon ng blade gamit ang X-ray, inspeksyon ng X-ray film, inspeksyon ng profile, refined blade, deteksyon ng kapaligiran ng dinding ng blade, at huling inspeksyon ng proseso ng paggawa. Sa pamamagitan nito, kinakailangan ding matapos ang disenyo at paggawa ng investment casting mold para sa blade ng turbin.

Sa kasalukuyan, maraming mga bansa sa mundo lamang tulad ng Estados Unidos, Rusya, Reino Unido, Pransya, at Tsina ang makakapag-gawa ng mga tunggal na krisal na turbin-blade. Sa nakaraang ilang taon, may malaking pag-unlad sa paggawa ng mga tunggal na krisal na turbin-blade sa Tsina. Ang mga tunggal na krisal na turbin-blade ng mga motor na may ratio ng doros kay saklaw na 10 na antas ay na-imbento na at ang mga tunggal na krisal na turbin-blade ng mataas na kapangyarihan-saklaw na turboshaft engine ay ginawa nang masaklaw.

Mataas na ekasiyensya, mataas na katumpakan at mababang gastos na teknolohiya ng pagsasamantala ng integral blade disc

Ang paggamit ng teknolohiya ng integral blade disk ay sumusubok sa pagsasabuhay ng pagbagsak ng disenyo ng anyo ng aero engine at ang tumpak na pagbubukas ng proseso ng paggawa, nangakamit ang layunin ng pagbabawas ng timbang ng mga engine at pagtaas ng ekadisyensi, at nagpapabuti sa kinikilalang pag-opearte ng engine. Habang ang maling kapaligiran ng dahon, malaking pagkukurbada at mataas na ekadisyenteng disenyo ng hangin, ay nagiging sanhi ng mahina ang katigasan ng dahon, madali ang pag-deform at mahirap kontrolin na mga problema; Ang estrecho at malalim na daluyan ng hangin sa gitna ng mga dahon ay nagiging sanhi ng mahina ang teknolohiya ng pagproseso ng blade disk. Ang mataas na lakas na mga materyales tulad ng titanium alloy at superalloy ay mahirap maghatol at may mababang ekadisyensi. Sinimulan ng Estados Unidos at Inglatera noong dekada 1980 ang paggamit ng bagong monolithic disk technology para sa bagong engine, sinimulan ng Tsina ang monolithic disk technology noong mga paligid ng 1996.

Ang paggamit ng teknolohiyang integral blade-disk ay dumulog sa pag-unlad ng teknolohiya ng integrasyon ng estraktura ng mga komponente ng motor. Ang tandem integral blade-disk na may tambor, blade disk na may baga, kombinasyon ng disc drum shaft, isara blade disk na may hoop, rectifier stator ring blade disk at kombinasyon ng blade disk na may dalawang antas o multistage ay inilapat na nagsunod-sunod sa pag-unlad ng bagong aero motors. Sa pundasyon ng axial flow disk at centrifugal impeller, pinagbuhan ang malaki at maliit na estraktura ng disk at oblique flow cotyledon disk.

Mula nang ipinakita ang monolyutikong blade disk sa mataas na pamamaraang aerong mga engine, ang teknolohiyang pang-gawa ng monolyutikong blade disk ay patuloy na umuunlad at nagiging mas mabuti. Sa kasalukuyan, ang proseso ng pagproseso ng monolyutikong blade disk ay kabilang sa pangunahing 5 uri ng mga paraan ng proseso: ang nawawalang-tala precision casting monolyuticong blade disk, ang electron beam welding monolyuticong blade disk, ang electrochemical machining monolyuticong blade disk, ang linear friction welding monolyuticong blade disk at ang lima-coordinate CNC machine tool machining monolyuticong blade disk.

Ang proseso ng paggawa ng samsamang dahon gamit ang makina na may limang koordinadong CNC ay ang pinakamatanda, pinakamahaba sa pamamaraan ng inhinyero at may mataas na teknikal na kumpleto sa loob ng proseso ng paggawa ng samsamang dahon ng domestikong aero engine. Sa kanila, ang pangunahing bahagi ng pag-unlad at aplikasyon ng teknolohiyang ito ay ang teknolohiya ng pagpaputol at pagpaputol, ang simetrikong spiral milling na pampulis na teknolohiya, ang teknolohiya ng pagkompensar sa mga kabaligtaran sa paggawa ng harapan at likod ng dahon, at ang buong teknolohiya ng adaptibong paggawa ng profile ng dahon [1]. Ang mga dayami mula sa ibang bansa tulad ng T700 engine, BR715 engine booster stage, at EJ200 engine integral blade disk ay gumagamit ng paraang ito sa pagproseso at paggawa, pati na rin ang CJ1000A at WS500 ng Tsina at iba pang aircraft engine integral blade disk na gumagamit ng limang koordinadong CNC paggawa ng teknolohiya. Ang Fig. 1 ay nagpapakita ng unang antas ng samsamang dahon ng mataas na presyon na compressor ng komersyal na aero-engine na nililikha sa Tsina.

Teknolohiya ng paggawa ng walang laman na dahon

Ang bantay-hangin ng turbofan engine ay malayo sa kamera ng pagsisilip, at mababa ang init na load, ngunit ang mga kinakailangan ng advanced aeroengine para sa kalikasang aerodinamiko nito at sa kakayahan ng pagprevensyon sa pinsala ng mga bagay mula sa labas ay patuloy na umaunlad. Ang mataas na pagganap na aero engine fan ay gumagamit ng lubhang chord, walang balong at bantay-hangin na bukod.

Ang bukang lames ng triangular truss structure na inilimbag ng Luo Luo Company ay isang pag-unlad sa dating honeycomb sandwich blade. Tinatawag ng Luo Luo Company ito bilang ang ikalawang henerasyon ng bukang lames. Ang proseso ay gumagamit ng superplastic forming/diffusion connection (SPF/DB) combinatory process upang gawing 3-layer titanium alloy plate bilang isang wide chord hollow fan blade. Ang bukang bahagi ng lames ay isang triangular truss structure, na ginagamit na sa mga Trent engines ng Boeing 777 at A330 aircraft. Nakabuo rin ng breaktrough ang teknolohiya ng paggawa ng triangular truss structure hollow fan blade sa Tsina (TALA 2 ay nagpapakita ng bukang lames at ang panloob na triangular structure), ngunit upang tugunan ang panghuling aplikasyon, kailangan pa magsagawa ng maraming pagsusuri tungkol sa lakas, pagtutumba, pagod, at optimisasyon ng proseso.

Ang proseso ng paggawa ng bukang lamesa ay tulad nito: Una, kinakailangan ang 3 na plato ng alloy ng titanio na itinataas at inilalagay sa itaas, gitna, at ilalim na layer, ang katutubong plato ay ang plato ng gitna, habang ang itaas at ilalim na layer ay ang plato ng dahon at likod ng dahon, sa kabuuan. Pagkatapos, ang mga walang-sala na lamesa ng fan ay binubuo ng tatlong plato ng alloy ng titanio matapos ang pag-aalis ng langis at pagsusulat ng asido, pagsusuri ng coating ng gitnang layer na may flux, paghuhugis ng plato ng titanio, pagsasamantala ng moldo, pagpuri ng argon, koneksyon ng pagpapalawak, superlastic na porma, paglalamig kasama ang hurno, pagsusuga ng ibabaw, pagsasamantala ng ugat ng dahon at pangangasiwa ng hilera at exahust na edge, inspeksyon ng dahon at iba pang proseso [2] superplastic forming/diffusion connection (SPF/DB).

Matatag na teknolohiya sa paggawa ng bearing

Ang bearing ay isa sa mga pangunahing bahagi ng aero engine, ang bearing na gumagana sa mataas na bilis ng mga libong RPM sa isang mahabang panahon, pati na rin ay dapat tumigil sa malaking sentrifugal na lakas at iba't ibang anyo ng presyon, siklo at ultra-ataas na temperatura. Ang kalidad at pagganap ng mga bearing ay nakaapekto nang direkta sa pagganap, buhay, relihiyosidad ng engine at seguridad sa pag-uwiwi. Ang pag-unlad at paggawa ng mataas na end bearings ay maitutulak sa pamamagitan ng interdisiplinaryong pag-aaral ng mekanika ng kontak, teorya ng lubrikasyon, tribology, kapagpapatanda at pinsala, tratamentong init at organisasyon ng material, at kailangan din pong suliranin ang malaking bilang ng teknikal na problema sa disenyo, materiales, paggawa, makinarya para sa paggawa, pagsusuri at pagsusuring, mantika at lubrikasyon.

Sa kasalukuyan, ang pagsasaliksik at pag-unlad, paggawa at pagsisilong ng mga taas na klase ng bearing ay halos pinamahalaan ng mga kumpanya sa kanluran na gumagawa ng bearing tulad ng Timken, NSK, SKF, at FAG. Ang teknolohiya ng paggawa ng aircraft engine sa Tsina ay nakaugnay, at ang kakayanang magproduktuhan at antas ng pag-unlad ng mga lokal na kumpanya sa paggawa ng bearing ay hindi makakapagbigay ng mataas na klase ng bearing na kailangan ng mga advanced na aircraft engine sa maikling panahon. Ang bearing ay napakita bilang ang "Mount Everest" na mahirap lampasan sa pagsasaliksik at pag-unlad ng aero engine ng Tsina, na limita ang pag-unlad ng mataas na katayuang aero engine ng Tsina.

Teknolohiya ng paggawa ng powder turbine disc

Ang disk ng turbin ng aeroengine ay nakakaranas ng superposition ng mataas na temperatura at mataas na presyon, mabigat na kondisyon sa paggawa, komplikadong proseso ng paghahanda, at teknikal na kahirapan, na nagiging isa sa mga kahirapan sa pag-unlad ng engine sa Tsina. Ang mga powder superalloy ay madalas gamitin sa mataas na katayuang panghimpapawid dahil sa kanilang mahusay na propiedades ng mekanikal at mabuting pagganap sa proseso ng init at malamig sa ibang bansa. Ang paggawa ng disk ng turbin na gawa sa babasahin ay umiiral ng serye ng mga pundamental na teknolohiya ng paggawa tulad ng pag-unlad ng materyales, pagmimel sa master alloy, pagsasaayos ng babasahin, hot isostatic pressing, isothermal forging, pamamagaan, at mataas na precisions na deteksyon at pagsusuri, etc. Ito ang nagsasaad ng pundamental na teknolohiya ng paggawa na kailangan para sa paggawa ng unggoy na aero engine. Ang trend sa pananaliksik ng disk ng turbin sa ibang bansa ay lumilitaw mula sa mataas na lakas ng disk ng turbin patungo sa disk ng turbin na resistente sa pinsala sa aspeto ng serbisyo, at ang proseso ng pagbubukas patungo sa ultra-pure fine powder. Maliban sa hot isostatic pressing, ang extrusion molding at isothermal forging forming processes ay din dinagdag. Sa Tsina, ang Beijing Institute of Aeronautical Materials ay nag-unlad ng iba't ibang uri ng disk ng turbin na gawa sa babasahin ng aeroengine, na naglutas ng pundamental na problema ng teknikal na paggawa ng disk ng turbin ng aeroengine, ngunit ang problema ng inhenyerong paggawa ng disk ng turbin ay hindi pa ganap na lutasin.

Teknolohiya sa paggawa ng anyong komposito

Ang teknolohiya ng anyong komposito ay madalas gamitin sa mataas na pagganap na mga propulsor para sa eroplano. Upang tugunan ang mga pangangailangan ng pag-unlad ng engine LEAP, ginagamit ng Sniema ang 3D woven resin transfer molding (RTM) technology upang gawa ng composite fan casings at composite fan blades. Ang mga parte ng engine LEAP na nililikha sa pamamagitan ng RTM technology ay may mataas na lakas, at ang timbang ay lamang kalahati ng timbang ng mga parte ng titanium alloy na may parehong estraktura. Sa proseso ng pag-uunlad ng F119 engine, inilabas ng Pratt & Whitney ang patuloy na SiC fiber na pinapalakas na titanium matrix composite wide chord fan blades. Ang uri ng composite blade na ito ay may katangian ng mataas na estabilidad, maliwanag at resistente sa impacto, at tinatawag na ikatlong henerasyon ng wide chord fan blade. Ang lahat ng 3 na antas ng fan rotors ng F119 turbofan engine ay gawa sa materyales na ito. Sa Tsina, ang teknolohiya ng paggawa ng anyong komposito ay dinadaanan na rin sa paggawa ng mga parte ng propulsor para sa eroplano, at ang melt autogenous TiB2 particle na pinapalakas na aluminio matrix composite fan blades ay nagawa ng malaking progreso. Ngunit ang makabuluhan na pagproseso, pagsisikap sa ibabaw ng proseso, anti-hirap na pagpapatagal, at anti-foreign object damage technology ng TiB2 particle na pinapalakas na aluminio matrix composite fan blade ay ang pangunahing hamon at mahirap na realisahan sa pag-aaral ng inhenyerong aplikasyon ng materyales na ito.