Türbin bıçaklarına giriş
Türbin motorundaki en kötü çalışma koşullarına sahip bileşen de en önemli dönen bileşendir. Uçak motorlarının sıcak uç bileşenlerinde, türbin bıçakları, motor başlatma ve kapatma döngüleri sırasında yüksek sıcaklıklı gaz erozyonuna ve sıcaklık değişimlerine tabi tutulur ve rotor bıçakları yüksek hızlarda santrifüj kuvvete tabi tutulur. Malzemenin yeterli yüksek sıcaklık gerilme mukavemetine, dayanıklılık mukavemetine, sürünme mukavemetinin yanı sıra iyi yorgunluk mukavemeti, oksidasyon direnci, gaz korozyon direnci ve uygun plastisiteye sahip olması gerekir. Buna ek olarak, uzun vadeli organizasyonel istikrar, iyi etki gücü, dökülebilirlik ve düşük yoğunluk da gereklidir.
Gelişmiş uçak motorlarının gaz giriş sıcaklığı 1380 dereceye ulaşır ve itme 226kn'ye ulaşır. Türbin bıçakları aerodinamik ve santrifüj kuvvetlere tabi tutulur, bıçaklar yaklaşık 140MPa'lık bir gerilme gerilimi taşır; Bıçak kökü ortalama 280 ~ 560MPa'lık bir stres taşır ve karşılık gelen bıçak gövdesi 650 ~ 980 derecelik bir sıcaklık taşır ve bıçak kökü yaklaşık 760 derecedir.
Türbin bıçaklarının performans seviyesi (özellikle sıcaklık taşıma kapasitesi), bir motor modelinin ileri seviyesinin önemli bir göstergesi haline gelmiştir. Bir anlamda, gelecekteki motor bıçaklarının döküm işlemi motorun performansını doğrudan belirler ve aynı zamanda ulusal bir havacılık endüstrisidir. Önemli bir seviye işareti.
Bıçak şekli tasarımı
Birçok bıçak olduğundan, düz düzenli şekiller halinde tasarlanmışlarsa, çok fazla işleme teknolojisi azaltılabilir, tasarım zorluğu düşürülebilir ve çok fazla maliyet azaltılabilir. Bununla birlikte, bıçakların çoğu bükülmüş ve kavislidir.
Önce size bazı temel yaprak kavramlarını tanıtmama izin verin.
Birincisi, koşucu nedir? Aşağıda iki tipik koşucu diyagram bulunmaktadır.
Kompresör akış diyagramı
Türbin akış yolu diyagramı
İkincisi, çevresel hız için hesaplama formülü nedir? Akış kanalında, çevresel hız farklı yarıçaplarda farklıdır (bu, aşağıdaki şekilde hesaplama formülüne göre elde edilebilir)
Çevresel speedfinal olarak, hava akışının saldırı açısı nedir? Hava akışının saldırısı açısı, hava akışı ile bıçak akoru arasındaki bıçak hız yönüne göre açıdır.
Uçak kanadını örnek olarak alarak, hava akışının saldırı açısı gösterilir. Sonra, bıçak neden bükülmeli? Akış kanalındaki farklı yarıçaplardaki çevresel hızlar farklı olduğundan, farklı yarıçaplı ilkel seviyelerdeki hava akışının saldırı açısı büyük ölçüde değişir; Bıçağın ucunda, büyük yarıçap ve büyük çevresel hız nedeniyle, büyük bir pozitif saldırı açısına neden olur ve bıçağın arkasında ciddi hava akışı ayrılmasına neden olur; Bıçağın kökünde, küçük yarıçap ve küçük çevresel hız nedeniyle, büyük bir negatif saldırı açısına neden olur ve bıçağın bıçak havzasında ciddi hava akışı ayrılmasına neden olur.
Bu nedenle, düz bıçaklar için, en yakın orta çapın hala çalışabilen bir kısmı hariç, parçaların geri kalanı ciddi hava akışı ayrımı üretecektir, yani düz bıçaklarla çalışan bir kompresör veya türbinin etkinliği son derece zayıftır ve hatta hiç çalışamayacağı noktaya ulaşabilir. Bu yüzden bıçaklar bükülmüş olmalıdır.
Kalkınma geçmişi
Uçak motorlarının gücü artmaya devam ettikçe, daha yüksek ve daha yüksek sıcaklık direncine sahip gelişmiş bıçakların kullanılmasını gerektiren kompresör giriş sıcaklığını artırarak elde edilir. Yüksek sıcaklık koşullarına ek olarak, sıcak uç bıçakların çalışma ortamı da aşırı basınç, yüksek yük, yüksek titreşim ve yüksek korozyon durumundadır, bu nedenle bıçakların son derece yüksek kapsamlı bir performansa sahip olması gerekir. Bu, ihtiyaçları mümkün olan en büyük ölçüde karşılamak için özel matris yapıları (tek kristal yapılar) yapmak için bıçakların özel alaşım malzemeleri (yüksek sıcaklık alaşımları) ve özel üretim süreçlerinden (hassas döküm artı yönlendirme) yapılmasını gerektirir.
Karmaşık tek kristal içi boş türbin bıçakları, mevcut yüksek itme / ağırlık oranlı motorların temel teknolojisi haline gelmiştir. Gelişmiş tek kristal alaşım malzemelerinin araştırılması ve kullanılması ve tek kristal hazırlık teknolojisinin günümüzün en gelişmiş askeri ve ticari havacılık motorlarında önemli bir rol oynamasını sağlayan çift duvarlı ultra hava soğutmalı tek kristal bıçak üretim teknolojisinin ortaya çıkmasıdır. Şu anda, tek kristalli bıçaklar sadece tüm gelişmiş havacılık motorlarına monte edilmemiştir, aynı zamanda ağır hizmet gaz türbinlerinde de giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Tek kristal süper alaşımlar, eşit kristaller ve yönlü sütun kristalleri temelinde geliştirilen bir tür gelişmiş motor bıçak malzemeleridir. 1980'lerin başından beri, PWA1480 ve Renen4 gibi ilk nesil tek kristal süper alaşımlar, çeşitli uçak motorlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. 1980'lerin sonlarında, PWA1484 ve RENEN5 tarafından temsil edilen ikinci nesil tek kristal süper alaşım bıçakları, CFM56, F100, F110 ve PW4000 gibi gelişmiş uçak motorlarında da yaygın olarak kullanılmıştır. Şu anda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ikinci nesil tek kristal süper alaşımlar olgunlaşmış ve askeri ve sivil uçak motorlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Birinci nesil tek kristal alaşımları ile karşılaştırıldığında, PW'nin PWA1484'ü, RR'nin CMSX -4 ve Ge'nin Rene'n5 tarafından temsil edilen ikinci nesil tek kristal alaşımları,% 3 rhenium ekleyerek ve molybdenin içeriği ekleyerek iyi bir dengeyi artırarak, iyi dengeyi artırarak 30 derecesini arttırdı ve iyi bir dengeyi artırdı.
Üçüncü tek tek kristal alaşım rene n6 ve cmsx -10, alaşım bileşimi bir adımda optimize edilir, büyük atomik yarıçaplı çözünmeyen elementlerin toplam içeriği artar, özellikle yüksek sıcaklık sürünme mukavemetinden daha uzun bir süre daha fazla olan, daha uzun süre daha uzun olan kristi,% 5wt'dan fazla rhenium eklenir, bu da daha uzun süredir, yaşamdan daha uzun süredir, yaşam ömrü daha uzun süredir, yaşam ömrünün daha uzun süresi, yaşam ömrünün daha uzun süresi, hayat ömrü daha fazla olur, hayat ömrü daha fazla yaşardan daha fazla olur. ve aynı zamanda termal yorgunluk, oksidasyon ve termal korozyona karşı yüksek mukavemetli dirence sahiptir.
Amerika Birleşik Devletleri ve Japonya dördüncü nesil tek kristal alaşımlarını art arda geliştirmiştir. Rutenyum eklenerek, alaşım mikroyapının stabilitesi daha da iyileştirildi ve uzun süreli yüksek sıcaklık maruziyeti altındaki sürünme mukavemeti arttırıldı. 1100 derece dayanıklılık ömrü, ikinci tek kristal alaşımından 10 kat daha yüksektir ve çalışma sıcaklığı 1200 dereceye ulaşmıştır. Aynı kuşağın tek kristal bileşimi aşağıda gösterilmiştir.
Blade Base Malzeme ve Üretim Teknolojisi
Deforme olmuş yüksek sıcaklık alaşım bıçakları
Deforme edilebilir yüksek sıcaklık alaşımlarının geliştirilmesi 50 yıldan fazla bir geçmişe sahiptir. Yurtiçi uçak motoru bıçakları için yaygın olarak kullanılan deforme olabilen yüksek sıcaklık alaşımları Tablo 1'de gösterilmiştir. Yüksek sıcaklık alaşımlarında alüminyum, titanyum, tungsten ve molibden içeriğinin artmasıyla, malzeme özellikleri iyileşmeye devam eder, ancak sıcak çalışma performansı azalır; Pahalı alaşım elemanı kobalt eklendikten sonra, malzemenin kapsamlı performansı geliştirilebilir ve yüksek sıcaklık yapısının stabilitesi geliştirilebilir.
Bıçaklar uçak motorlarının temel parçalarıdır ve üretim hacmi toplam motor üretim hacminin yaklaşık% 30'unu oluşturmaktadır.
Uçak motorlu bıçaklar ince duvarlı ve kolay deforme olmuş parçalardır. Deformasyonlarının nasıl kontrol edileceği ve verimli ve yüksek kalitede nasıl işleneceği, bıçak imalat endüstrisindeki önemli araştırma konularından biridir.
Yüksek performanslı CNC takım tezgahlarının ortaya çıkmasıyla, türbin bıçaklarının üretim süreci de büyük değişiklikler geçirmiştir. Hassas CNC işleme teknolojisi kullanılarak işlenen bıçaklar, Çin'de genellikle 6 ila 12 ay olan yüksek hassasiyet ve kısa üretim döngülerine sahiptir (yarı biten işleme); ve yurtdışında 3 ila 6 ay (kalıntı olmayan işleme).
