Uçak motorları neden integral bıçaklar kullanır? Uçmanın anahtarıdırlar! Türkiye

Uçak motoru uçağın "kalbidir" ve aynı zamanda "endüstrinin tacı" olarak da bilinir. Üretimi, malzemeler, mekanik işleme, termodinamik ve diğer alanları içeren modern endüstrideki birçok son teknolojiyi entegre eder. Ülkeler motor performansı için daha yüksek ve daha yüksek gereksinimlere sahipken, araştırma ve geliştirme ve uygulamada yeni yapılar, yeni teknolojiler ve yeni süreçler hala modern endüstrinin zirvesine sürekli olarak meydan okumaktadır. Uçak motorlarının itme-ağırlık oranını iyileştirmedeki önemli faktörlerden biri, entegre bıçak diskidir.

Blisklerin avantajları

Entegre kanat diskinin ortaya çıkmasından önce, motorun rotor kanatlarının dübeller, çentik ve dübel olukları ve kilitleme cihazları aracılığıyla tekerlek diskine bağlanması gerekiyordu, ancak bu yapı giderek yüksek performanslı uçak motorlarının ihtiyaçlarını karşılamada başarısız oldu. Motor rotor kanatlarını ve tekerlek diskini entegre eden entegre kanat diski tasarlandı ve artık yüksek itme-ağırlık oranlı motorlar için olmazsa olmaz bir yapı haline geldi. Askeri ve sivil uçak motorlarında yaygın olarak kullanılmıştır ve aşağıdaki avantajlara sahiptir.

1.Kilo kaybı:Bıçakların takılması için dil ve oluğun takılması için tekerlek diskinin kenarının işlenmesine gerek olmadığından, kenarın radyal boyutu büyük ölçüde azaltılabilir, böylece rotorun kütlesi önemli ölçüde azaltılır.

2.Parça sayısını azaltın:Tekerlek diski ve kanatların entegre olmasının yanı sıra, kilitleme cihazlarının azaltılması da önemli bir nedendir. Uçak motorlarının güvenilirlik konusunda son derece katı gereksinimleri vardır ve basitleştirilmiş bir rotor yapısı güvenilirliği artırmada büyük rol oynar.

3.Hava akışı kaybını azaltın:Geleneksel bağlantı yönteminde boşluktan kaynaklanan kaçış kaybı ortadan kaldırılmış, motor verimi artırılmış ve itme kuvveti yükseltilmiştir.

Ağırlığı azaltan ve itişi artıran blisk, elde edilmesi kolay bir "inci" değildir. Bir yandan, blisk çoğunlukla titanyum alaşımı ve yüksek sıcaklık alaşımı gibi işlenmesi zor malzemelerden yapılır; diğer yandan, kanatları incedir ve kanat şekli karmaşıktır, bu da üretim teknolojisine aşırı yüksek talepler getirir. Ayrıca, rotor kanatları hasar gördüğünde, tek tek değiştirilemezler, bu da blisk'in hurdaya çıkmasına neden olabilir ve onarım teknolojisi başka bir sorundur.

Blisk imalatı

Günümüzde integral bıçakların üretiminde üç ana teknoloji kullanılmaktadır.

• Beş eksenli CNC frezeleme

Beş eksenli CNC frezeleme, hızlı tepki, yüksek güvenilirlik, iyi işleme esnekliği ve kısa üretim hazırlık döngüsü avantajları nedeniyle blisk üretiminde yaygın olarak kullanılır. Ana frezeleme yöntemleri arasında yan frezeleme, dalma frezeleme ve sikloidal frezeleme bulunur. Blisklerin başarısını garantileyen temel faktörler şunlardır:

İyi dinamik özelliklere sahip beş eksenli takım tezgahları

Optimize edilmiş profesyonel CAM yazılımı

Titanyum alaşımı/yüksek sıcaklık alaşımı işlemeye adanmış araçlar ve uygulama bilgisi

• Elektrokimyasal işleme

Elektrokimyasal işleme, uçak motorlarının integral bıçak disklerinin kanallarını işlemek için mükemmel bir yöntemdir. Elektrokimyasal işlemede elektrolitik manşon işleme, kontur elektrolitik işleme ve CNC elektrolitik işleme dahil olmak üzere çeşitli işleme teknolojileri vardır.

Elektrokimyasal işleme esas olarak metalin elektrolit içindeki anotta çözünme özelliğinden yararlandığından, elektrokimyasal işleme teknolojisi uygulandığında katot kısmı zarar görmeyecek ve iş parçası işleme sırasında kesme kuvveti, işleme ısısı vb.'den etkilenmeyecek, böylece uçak motorunun integral kanat kanalının işleme sonrası kalan gerilimi azaltılacaktır.

Ayrıca, beş eksenli frezeleme ile karşılaştırıldığında, elektrokimyasal işlemenin çalışma saatleri büyük ölçüde azalır ve kaba işleme, yarı son işlem ve son işlem aşamalarında kullanılabilir. İşlemeden sonra manuel parlatmaya gerek yoktur. Bu nedenle, uçak motoru entegre kanat kanalı işlemenin önemli geliştirme yönlerinden biridir.

• Kaynak

Bıçaklar ayrı ayrı işlenir ve daha sonra elektron ışın kaynağı, doğrusal sürtünme kaynağı veya vakum katı hal difüzyon bağlaması ile bıçak diskine kaynaklanır. Avantajı, tutarsız bıçak ve disk malzemelerine sahip entegre bıçak disklerinin üretiminde kullanılabilmesidir.

Kaynak işlemi, doğrudan uçak motorunun genel kanat diskinin performansını ve güvenilirliğini etkileyen kanat kaynak kalitesine ilişkin yüksek gereksinimlere sahiptir. Ayrıca, kaynaklı kanat diskinde kullanılan kanatların gerçek şekilleri tutarlı olmadığından, kaynak doğruluğunun sınırlı olması nedeniyle kaynaktan sonra kanatların konumları tutarlı değildir ve her kanat için kişiselleştirilmiş hassas CNC frezeleme yapmak için uyarlanabilir işleme teknolojisi gerekir.

Ek olarak, kaynak, integral kanatların onarımında çok önemli bir teknolojidir. Bunlar arasında, katı faz kaynak teknolojisi olan doğrusal sürtünme kaynağı, yüksek kaynak birleştirme kalitesine ve iyi tekrarlanabilirliğe sahiptir. Yüksek itme-ağırlık oranlı uçak motoru rotor bileşenlerinin kaynaklanması için daha güvenilir ve itibarlı kaynak teknolojilerinden biridir.

Blisk uygulaması

1. EJ200 uçak motoru

EJ200 uçak motorunda toplam 3 kademeli fanlar ve 5 kademeli yüksek basınç kompresörleri bulunur. Tek kanatlar, 3. kademe fanında ve 1. kademe yüksek basınç kompresöründe kullanılan integral bir kanat diski oluşturmak için elektron ışını ile tekerlek diskine kaynaklanır. Integral kanat diski, çok kademeli integral bir rotor oluşturmak için diğer kademelerin rotorlarıyla birlikte kaynaklanmaz, ancak kısa cıvatalarla bağlanır. Genel olarak, integral kanat disklerinin uygulanmasının erken aşamasındadır.

2. F414 turbofan motoru

F414 turbofan motorunda, 2 kademeli fanın 3. ve 3. kademeleri ve 3. kademe yüksek basınç kompresörünün ilk 7 kademesi, elektrokimyasal yöntemlerle işlenen entegre kanatlar kullanır. GE ayrıca uygulanabilir bir onarım yöntemi de geliştirmiştir. Bu temelde, fanın 2. ve 3. kademelerinin entegre kanatları, entegre bir rotor oluşturmak için birbirine kaynaklanır ve kompresörün 1. ve 2. kademeleri de birbirine kaynaklanır, böylece rotorun ağırlığı daha da azaltılır ve motorun dayanıklılığı artırılır.

EJ200 ile karşılaştırıldığında F414, integral bıçakların uygulanmasında büyük bir adım atmıştır.

3. F119-PW-100 motoru

3 kademeli fan ve 6 kademeli yüksek basınç kompresörü entegre kanatlar kullanır ve 1. kademe fan kanatları içi boştur. İçi boş kanatlar, bu kademenin rotorunun ağırlığını 32 kg azaltan entegre bir kanat oluşturmak için doğrusal sürtünme kaynağıyla tekerlek diskine kaynaklanır.

4. BR715 motoru

Büyük sivil motorlarda, integral bıçak diski de kullanılmıştır. BR715 motoru, fanın ardından ikinci kademe süperşarj kompresöründe kullanılan integral bıçak diskini işlemek için beş eksenli CNC frezeleme teknolojisini kullanır ve ön ve arka integral bıçak diskleri, integral bir rotor oluşturmak için birbirine kaynaklanır. Boeing 717'de kullanılır.