Türbin kanatlarının gelişim geçmişi, pazar durumu ve gelişim eğiliminin analizi Türkiye

Türbin Kanatlarının Gelişim Tarihi ve Trendleri

Türbin kanatları iki kategoriye ayrılır: türbin kılavuz kanatları ve türbin çalışma kanatları.

Türbin kılavuz kanatlarının temel işlevi, yanma odasından gelen egzoz gazının akış yönünü ayarlamaktır. Malzemenin çalışma sıcaklığı 1,100'ün üzerine çıkabilir°C ve türbin kılavuz kanatlarının taşıdığı gerilim genellikle 70MPa'dan azdır. Bu bileşen genellikle büyük termal gerilimin neden olduğu bozulma, ani sıcaklık değişimlerinin neden olduğu termal yorgunluk çatlakları ve yerel aşırı sıcaklıkların neden olduğu yanıklar nedeniyle hurdaya çıkarılır.

Türbin kanatları, en yüksek sıcaklığa, en karmaşık gerilime ve en kötü ortama sahip türbin motorunda bulunur. Bu bileşenin yüksek sıcaklıklara ve büyük santrifüj gerilimine ve termal gerilime dayanması gerekir. Dayandığı sıcaklık 50-100℃ karşılık gelen türbin kılavuz kanatlarından daha düşük, ancak yüksek hızda dönerken, aerodinamik kuvvet ve santrifüj kuvvetinin etkileri nedeniyle, kanat gövdesindeki stres 140MPa'ya ve kök 280-560MPa'ya ulaşır. Türbin kanatlarının yapısının ve malzemelerinin sürekli iyileştirilmesi, uçak motorlarının performansını iyileştirmede temel faktörlerden biri haline gelmiştir.

Türbin kanatları, türbin şaftı, türbin diski ve diğer bileşenler birlikte bir uçak motorunun türbinini oluşturur. Türbin, kompresörü ve diğer aksesuarları çalıştıran güç kaynağıdır. Türbin iki bileşene ayrılabilir: rotor ve stator:

Türbin rotoru: Türbin kanatları, tekerlekler, miller ve mil üzerine monte edilmiş diğer dönen parçalardan oluşan bir bütündür. Motorun çalışmasını sürdürmek için brülöre yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı hava akışını emmekten sorumludur. Türbin rotoru yüksek sıcaklıkta ve yüksek hızda çalışır ve yüksek güç iletir, bu nedenle çalışma koşulları son derece zordur. Yüksek sıcaklıkta çalışırken, türbin rotoru son derece yüksek santrifüj kuvvetine dayanmalıdır ve ayrıca aerodinamik tork vb. etkisine maruz kalır. Yüksek sıcaklık ortamı, türbin kanat malzemesinin nihai mukavemetini azaltacak ve ayrıca türbin kanat malzemesinin sürünmesine ve aşınmasına neden olacaktır.

Türbin statoru: Türbin kılavuz kanatlarından, dış halkadan ve iç halkadan oluşur. Kasaya sabitlenmiştir ve ana işlevi, bir sonraki aşama türbin rotorunun türbin çalışma kanatlarının hız üçgenini karşılaması için hava akışını dağıtmak ve düzeltmektir.

İtme-ağırlık oranı gibi performans göstergelerini iyileştirmek için, uçak motoru ve gaz türbini kanatlarının yüksek sıcaklığa ve yüksek rüzgar hızına karşı tolerans gereksinimleri sürekli olarak artmaktadır. Ana akım uçak turbofan motorlarında, türbin tahrikli kompresörün maksimum

Türbin motoruna giren hava saniyede binlerce devirlik yüksek bir hızda döner. Hava kompresörde adım adım basınçlandırılır. Çok kademeli kompresörün basınç oranı 25'in üzerine çıkabilir. Basınçlı hava motor yanma odasına girer, yakıtla karışır ve yanar. Yakıt alevinin 100 m/s'den daha yüksek bir hızda akan yüksek basınçlı hava akışında kararlı bir şekilde yanması gerekir.

Yanma odasından gelen yüksek sıcaklıklı, yüksek basınçlı gaz akışı, türbin kanatlarının dakikada binlerce ila on binlerce devir hızında dönmesini sağlar. Genellikle, türbinin önündeki sıcaklık, türbin kanat malzemesinin erime noktasını aşar. Çalışma sırasında, modern motorların türbin kanatları genellikle 1600~1800℃, rüzgar hızı saniyede yaklaşık 300 metreyi buluyor ve bunların oluşturduğu muazzam hava basıncı.

Türbin kanatlarının, böylesine zorlu bir çalışma ortamında binlerce ila on binlerce saat boyunca güvenilir bir şekilde çalışması gerekir. Türbin kanatlarının karmaşık profilleri vardır ve yönlü katılaştırma, toz metalurjisi, karmaşık içi boş kanat yatırım dökümü, karmaşık seramik çekirdek üretimi ve mikro delik işleme gibi çok sayıda gelişmiş üretim teknolojisi kullanır.

Türbin kanatları, en fazla üretim sürecine, en uzun çevrime ve en düşük geçiş oranına sahip "iki makinenin" bileşenlerinden biridir. Karmaşık içi boş türbin kanatlarının üretimi, "iki makinenin" mevcut gelişiminde çekirdek teknoloji haline gelmiştir.

Pazar durumu ve gelişme eğilimleri

Uçak motorları ve gaz türbinlerindeki kanatlar esas olarak fan kanatları, türbin kanatları ve kompresör kanatlarını içerir ve bunların içinde türbin kanatlarının değeri toplam kanat maliyetinin yaklaşık %60'ını oluşturur. Fan kanatlarıyla karşılaştırıldığında, türbin kanatlarının hammaddeleri daha değerlidir ve işlenmesi daha zordur.

Motorun önemli bir sıcak uç bileşeni olarak türbin kanatları, yüksek sıcaklık alaşımlı malzemelerin kullanımını gerektirir. Eritme teknolojileri yüksek gereksinimler gerektirir ve bazı metal mineral kaynakları kıttır. Üretim süreci açısından, türbin kanatları genellikle ince duvarlar ve karmaşık soğutma yapıları elde etmek için yatırım dökümünü kullanır. Üretim zorluğu diğer kanatlardan önemli ölçüde daha yüksektir.

Örneğin, Boeing 56 serisi ve Airbus 737 serisinde yaygın olarak kullanılan CFM320 uçak motorları, her biri 10,000 yuandan fazla maliyetli binin üzerinde türbin kanadına sahiptir. Bazı parçalardaki türbin kanatlarının birim fiyatı 100,000 yuanı bile aşmaktadır.