Tại sao động cơ máy bay sử dụng cánh liền khối?

01 Ưu điểm của lưỡi cánh tích hợp

Trước khi đĩa lưỡi cánh tích hợp xuất hiện, các cánh quạt rotor của động cơ cần được kết nối với đĩa bánh xe thông qua các khớp và rãnh khóa, nhưng cấu trúc này dần dần không còn đáp ứng được nhu cầu của động cơ máy bay hiệu suất cao. Đĩa lưỡi cánh tích hợp, kết hợp giữa các cánh quạt rotor của động cơ và đĩa bánh xe, đã được thiết kế và hiện nay đã trở thành cấu trúc không thể thiếu cho động cơ có tỷ số đẩy-trọng lượng cao. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong động cơ máy bay quân sự và dân dụng và có những ưu điểm sau.

1. giảm cân

Vì không cần gia công rãnh và gờ để lắp các lưỡi cánh lên vành đĩa bánh xe, kích thước bán kính của vành có thể được giảm đáng kể, từ đó làm giảm đáng kể khối lượng của子 rotor.

2. Giảm số lượng linh kiện

Ngoài việc đĩa bánh xe và lưỡi cánh được tích hợp, việc giảm thiểu các thiết bị khóa cũng là một lý do quan trọng. Động cơ máy bay có yêu cầu rất nghiêm ngặt về độ tin cậy, và cấu trúc rotor được đơn giản hóa đóng vai trò lớn trong việc cải thiện độ tin cậy.

3. Giảm tổn thất dòng khí

Tổn thất thoát ra do khe hở trong phương pháp kết nối truyền thống đã được loại bỏ, hiệu suất hoạt động của động cơ được cải thiện và lực đẩy được tăng lên.

Bánh răng tích hợp, không chỉ giảm trọng lượng mà còn tăng lực đẩy, cũng góp phần cải thiện tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng. Tuy nhiên, đây không phải là "hạt ngọc" dễ lấy. Một mặt, bánh răng tích hợp chủ yếu sử dụng các vật liệu khó gia công như hợp kim titan và hợp kim chịu nhiệt; mặt khác, lưỡi dao của nó mỏng và hình dạng phức tạp, đặt ra yêu cầu cực kỳ cao đối với công nghệ sản xuất. Ngoài ra, khi các cánh quạt bị hư hại, chúng không thể thay thế riêng lẻ, có thể dẫn đến việc bỏ đi toàn bộ bánh răng tích hợp, và công nghệ sửa chữa lại là một vấn đề khác.

02 Sản xuất bánh răng tích hợp

Hiện nay, có ba công nghệ chính để sản xuất các cánh quạt tích hợp.

1. Phay CNC năm trục

Phay CNC năm trục được sử dụng rộng rãi trong việc sản xuất các blisk nhờ những ưu điểm như phản hồi nhanh, độ tin cậy cao, tính linh hoạt trong gia công tốt và chu kỳ chuẩn bị sản xuất ngắn. Các phương pháp phay chính bao gồm phay cạnh, phay chìm và phay cycloidal. Các yếu tố then chốt để đảm bảo thành công của blisk bao gồm:

1) Máy công cụ năm trục có đặc tính động học tốt

2) Phần mềm CAM chuyên nghiệp được tối ưu hóa

3) Công cụ và kiến thức ứng dụng chuyên biệt cho việc gia công hợp kim titan / hợp kim chịu nhiệt

2. Gia công điện hóa

Gia công điện hóa là một phương pháp tuyệt vời để gia công các khe hở của đĩa cánh quạt tích hợp trong động cơ máy bay. Có nhiều công nghệ gia công trong gia công điện hóa, bao gồm gia công điện phân bằng ống lót, gia công đường viền điện phân và gia công CNC điện phân.

Do gia công điện hóa chủ yếu sử dụng đặc tính hòa tan của kim loại ở cực dương trong dung dịch điện phân, phần cực âm sẽ không bị hư hại khi công nghệ gia công điện hóa được áp dụng, và chi tiết trong quá trình gia công sẽ không bị ảnh hưởng bởi lực cắt, nhiệt gia công, v.v., từ đó giảm stress dư thừa của kênh lưỡi cánh tổng thể của động cơ máy bay sau khi gia công.

Ngoài ra, so với phay năm trục, thời gian làm việc của gia công điện hóa được giảm đáng kể, và có thể được sử dụng ở các giai đoạn gia công thô, bán tinh và hoàn thiện. Không cần đánh bóng thủ công sau khi gia công. Do đó, đây là một trong những hướng phát triển quan trọng của việc gia công kênh lưỡi cánh tổng thể của động cơ máy bay.

3. Hàn

Các lưỡi cánh được gia công riêng biệt, sau đó hàn vào đĩa cánh bằng hàn tia electron, hàn ma sát tuyến tính hoặc nối tiếp rắn trong chân không. Ưu điểm của nó là có thể sử dụng để chế tạo đĩa lưỡi cánh tổng thể với vật liệu lưỡi cánh và đĩa khác nhau.

Quy trình hàn đặt ra yêu cầu cao về chất lượng hàn lưỡi, điều này直接影响 đến hiệu suất và độ tin cậy của toàn bộ đĩa lưỡi của động cơ máy bay. Ngoài ra, do hình dạng thực tế của các lưỡi dao được sử dụng trong đĩa lưỡi hàn không nhất quán, vị trí của các lưỡi dao sau khi hàn cũng không nhất quán do hạn chế về độ chính xác của hàn, đòi hỏi phải sử dụng công nghệ gia công thích ứng để tiến hành phay CNC chính xác cá nhân hóa cho mỗi lưỡi dao.

Ngoài ra, hàn là một công nghệ rất quan trọng trong việc sửa chữa lưỡi dao tích hợp. Trong đó, hàn ma sát tuyến tính, với tư cách là một công nghệ hàn pha rắn, có chất lượng mối hàn cao và khả năng tái tạo tốt. Đây là một trong những công nghệ hàn đáng tin cậy và tin cậy hơn cho việc hàn các bộ phận rotor động cơ máy bay có tỷ lệ đẩy-trọng lượng cao.