Чому двигуни літаків використовують інтегральні лопатки?

01 Переваги інтегральної лопатки

Перед виникненням інтегрального лопаткового диска, роторні лопатки двигуна потрібно було з'єднувати з диском через шпунти, гніздові канавки та блокувальні пристрої, але ця структура поступово перестала відповідати потребам високопродуктивних літаківих двигунів. Було запroектовано інтегральний лопатковий диск, що об'єднує роторні лопатки двигуна та диск, і тепер він став необхідною конструкцією для двигунів з високим відношенням тяги до маси. Він широко використовується у воєнних та цивільних літаківих двигунах і має наступні переваги.

1. Втрата ваги

Оскільки немає необхідності обробляти мови та гнізда для встановлення лопаток на ободі диска, радіальний розмір ободу може бути значно зменшений, що значно зменшує масу ротора.

2. Зменшує кількість деталей

Крім того, що диск і лопатки є інтегрованими, зменшення зачеплюючих пристроїв також є важливою причиною. У літаків двигуни мають надзвичайно суворі вимоги до надійності, і спрощена структура ротора великою мірою допомагає покращити надійність.

3. Зменшити втрати повітряного потоку

Вилучена втрата ефективності, спричинена пропуском в традиційному методі з'єднання, покращена робоча ефективність двигуна та збільшена тяга.

Цілісний листовий диск, який не тільки зменшує вагу, але й збільшує тягу, також сприяє покращенню відношення тяги до ваги. Зрозуміло, що це не легка "жердинка" для вибору. З одного боку, цілісні листові диски часто використовують важкоспробувані матеріали, такі як титанова і високотемпературна сплави; з іншого боку, їхні листи тонкі, а форми складні, що ставить надзвичайно високі вимоги до технології виготовлення. Крім того, у разі пошкодження роторних листів, їх неможливо замінити окремо, що може призвести до списання цілісного листового диска, а технологія ремонту є іншим питанням.

02 Виготовлення цілісного листового диска

На даний час існує три головних технології виготовлення монолітних лопаток.

1. П'ятиосний CNC фрезерування

П'ятиосне CNC фрезерування широко використовується при виготовленні монолітних лопаток завдяки перевагам швидкої реакції, високої надійності, хорошої гнучкості обробки та короткому циклу підготовки виробництва. Головні методи фрезерування включають бічне фрезерування, погруження та циклоїдне фрезерування. Ключовими факторами, які забезпечують успішність монолітних лопаток, є:

1) П'ятиосеві верстати з хорошими динамічними характеристиками

2) Оптимізоване професійне програмне забезпечення CAM

3) Інструменти та знання про застосування, присвячені обробці титанових сплавів/сплавів високих температур

2. Електрохімічна обробка

Електрохімічна обробка є відмінним способом обробки каналів монолітних дисків лопаток aviадвигунів. Існує кілька технологій обробки в електрохімічній обробці, включаючи електролітичну обробку гусеницями, контурну електролітичну обробку та CNC електролітичну обробку.

Оскільки електрохімічна обробка головним чином використовує властивість розчинення металу на аноді в електроліті, частина катода під час застосування електрохімічної технології обробки не пошкоджується, а деталь під час обробки не піддається впливу сили розрізу, тепла обробки тощо, що зменшує залишковий стрес цілого лопаткового каналу літакомотора після обробки.

Крім того, у порівнянні з п'ятиосевим фрезеруванням, нормогодини електрохімічної обробки значно зменшуються, і її можна використовувати на етапах грубого, напівгладкого і кінцевого шлифування. Після обробки немає потреби у ручному поліруванні. Тому це одна з важливих напрямків розвитку обробки цілісного лопаткова каналу газового турбінного двигуна.

3. зварювання

Лопатки обробляються окремо, а потім з'єднуються з диском лопаток за допомогою електроннопроменевого зварювання, лінійного тріття або вакуумного твердого дифузного з'єднання. Її перевага полягає в тому, що вона може бути використана для виготовлення цілих лопаткових дисків із різними матеріалами лопаток та диска.

Процес сварки має високі вимоги до якості сварювання лопаток, що безпосередньо впливає на characteristics та надійність загального лопаткового диска двигуна літака. Крім того, оскільки реальні форми лопаток, які використовуються у звареному лопатковому диску, не є однаковими, позиції лопаток після сварки також не збігаються через обмеження точності сварки, тому потрібна адаптивна технологія для особистої точкою обробки CNC кожної лопатки.

Крім того, зварювання є дуже важливою технологією при ремонту інтегральних лопаток. Серед них, лінійне трісne зварювання, як технологія твердого фазового зварювання, має високу якість шва і хорошу воспроизводимість. Це одна з більш надійних і довірчих технологій зварювання для сполучення компонентів ротора літака з високим відношенням тяги до ваги.