Turbine aletlerinin geliştirmeye yönelik tarihçesi, pazar durumu ve gelişim eğilimlerinin analizi

Turbine Kabartlarının Geliştirme Tarihi ve Eğilimleri

Turbine kabartları iki kategoriye ayrılmıştır: turbine rehber kabartları ve turbine çalışma kabartları.

Turbine rehber aletlerinin ana işlevi, yanma odasından gelen sondan gazın akış yönünü ayarlamaktır. Malzeme işletme sıcaklığı 1.100 dereceye kadar ulaşabilir ° C, ve turbine rehber aletleri tarafından çekilen gerilme genellikle 70MPa'dan azdır. Bu parça, büyük termal gerilmeden kaynaklanan bozulmadan dolayı, aniden sıcaklık değişikliklerinden kaynaklanan termal yorgunluk çatlaklarından ve yerel aşırı sıcaklıklardan kaynaklanan yakmalardan dolayı sık sık atılır.

Turbine kabartları en yüksek sıcakta, en karmaşık gerilimde ve en kötü ortamda bulunan turbine motörüne yerleştirilmiştir. Bu parça, yüksek sıcaklıkları ve büyük merkezkaç gerilimini ve termal gerilimi dayanmak zorundadır. Dayandığı sıcaklık 50-100 ℃ korrespondan turbin rehber bıçaklarından daha düşüktür, ancak yüksek hızda dönerken, aerodinamik kuvvet ve merkezkaç kuvvet etkileri nedeniyle bıçağın üzerindeki gerilme 140MPa'ya ulaşır ve kökünde ise 280-560MPa aralığındadır. Turbin bıçaklarının yapısı ve malzemelerinin sürekli geliştirilmesi, hava araçları motorunun performansını artırmada anahtar faktörlerden biri haline gelmiştir.

Turbin bıçakları, turbin şaftı, turbin diski ve diğer bileşenler birlikte bir hava aracı motorunun türbini oluşturur. Türbin, sıkıcıyı ve diğer eklentileri çalıştıran güç kaynağıdır. Türbin, iki bileşene bölünebilir: rotor ve statör:

Turbine rotoru: Turbin bıçakları, tekerler, maddeler ve şaft üzerinde yerleştirilmiş diğer dönen parçaların tamamından oluşan bir bütündür. Motorun çalışmasını sağlamak için yanıcıya yüksek sıcaklıkta ve yüksek basınçta hava akışını emmekle sorumludur. Turbine rotoru yüksek sıcakta ve yüksek hızda çalışır ve yüksek güce sahip olduğundan, çalışma koşulları son derece zordur. Yüksek sıcakta çalışırken, turbine rotoru şahane merkezifugal kuvveti dayanmalıdır ve aynı zamanda aerodinamik tork etkisine maruz kalır. Yüksek sıcaklık ortamı, turbin bıçağı malzemesinin son çekiş gücünü azaltır ve turbin bıçağı malzemesinde kayma ve aşınmayı da tetikler.

Turbine statörü: Turbin rehber bıçakları, dış halka ve iç halkadan oluşur. Bu, kasaya sabitlenmiştir ve temel işlevi, bir sonraki aşama turbine rotoru için hava akışını yayarak ve düzeltmekte kullanmaktır ki bu da turbin işleyen bıçaklarının hız üçgenini sağlar.

İrtifa ağırlık oranı gibi performans göstergelerini artırmak için, hava araçları motoru ve gaz türbin bıçaklarının yüksek sıcaklık ve yüksek rüzgar hızına karşı dayanım gereksinimi sürekli olarak artıyor. Ana akım hava aracı turbofan motorlarında, türbin tahrikli kompresörün maksimum değeri şu şekildedir:

Türbin motoruna giren hava, saniyede binlerce devirle döner. Hava, kompresörde basamaklı bir şekilde sıkıştırılır. Çok aşamalı kompresörün basınç oranı 25'ten daha fazla olabilir. Sıkıştırılmış hava, motör yakıt odasına girer, yakıtla karışır ve yanar. Yakıt alevi, 100 m/s'den daha hızlı bir hızda akan yüksek basınçlı havada istikrarlı bir şekilde yandırılmalıdır.

Yüksek sıcaklık, yüksek basınçlı gaz akımı yanma odasından türbin pencerelerini binlerce hatta on binlerce devir dakikada sürmektedir. Genellikle, türbin öncesi sıcaklık, türbin pencere malzemesinin erime noktasını aşar. Modern motorların türbin pencereleri genellikle 1600~1800 dereceye kadar olan sıcaklıkları dayanması gerekir. ℃ , yaklaşık 300 m/s'lik rüzgar hızları ve bunlar nedeniyle oluşan büyük hava basıncı.

Türbin pencereleri bu kadar acımasız bir çalışma ortamında binlerce hatta on binlerce saat boyunca güvenli bir şekilde çalışmalıdır. Türbin pencereleri karmaşık profiller içerir ve yönlü katılaşma, toz metallurgisi, karmaşık boş pencere yatırımcılığı, karmaşık keramik çekirdek üretim ve mikro delik işleme gibi birçok ileri teknoloji kullanır.

Turbine pırtları, "iki makine"nin en fazla üretim sürecine sahip, en uzun döngüye sahip ve en düşük geçiş oranına sahip bileşenlerinden biridir. Karmaşık boşluklu turbine pırtlarının üretimi, şu anki "iki makine"nin gelişiminde çekirdek teknoloji haline gelmiştir.

Piyasa durumu ve geliştirmeler

Hava araçları motorlarında ve gaz türbinlerindeki pırtlar, esas olarak fan pırtları, turbine pırtları ve sıkıcı pırtlarından oluşur; bunların arasında turbine pırtlarının değeri, toplam pırtı maliyetinin yaklaşık %60'ını oluşturur. Fan pırtları ile karşılaştırıldığında, turbine pırtlarının ham maddeleri daha değerlidir ve işleme daha zordur.

Motorun önemli sıcak uç bileşeni olan türbin pırtıları, yüksek sıcaklık dayanıklı alaşım malzemelerinin kullanılmasını gerektirir. Bu erime teknolojisi yüksek gereksinimlere sahiptir ve bazı metal maden kaynakları sınırlıdır. Üretim süreçleri açısından, türbin pırtıları genellikle ince duvarlar ve karmaşık soğutma yapılarını elde etmek için yatırımcı döküm kullanır. Diğer pırtılardan daha fazla üretim zorluğu vardır.

Örneğin, Boeing 737 serisi ve Airbus 320 serisi uçaklarında yaygın olarak kullanılan CFM56 hava motorlarının binlerce türbin pırtısı bulunmaktadır ve her biri 10.000 yuan'dan fazladır. Belirli bölgedeki türbin pırtılarının birim fiyatı bile 100.000 yuan'ı aşıyor.