Въведение в турбинните остриета
Компонентът с най -лошите условия на труд в турбинния двигател е и най -важният въртящ се компонент. В горещия край на компонентите на двигателите на самолетите, турбинните остриета се подлагат на високотемпературни ерозия на газ и температурни промени по време на стартиране и изключване на двигателя, а лопатките на ротора са подложени на центробежна сила при висока скорост. Материалът е необходим, за да има достатъчна якост на опън с висока температура, якост на издръжливост, якост на пълзене, както и добра якост на умора, устойчивост на окисляване, устойчивост на корозия на газа и подходяща пластичност. В допълнение, се изискват и дългосрочна организационна стабилност, добра сила на въздействието, хвърляне и ниска плътност.
Температурата на входа на газ на напредналите двигатели на въздухоплавателни средства достига 1380 градуса, а тягата достига 226kn. Турбинните лопатки са подложени на аеродинамични и центробежни сили, като остриетата носят напрежение на опън от около 140MPa; Коренът на острието носи средно напрежение от 280 ~ 560MPa, а съответното тяло на острието носи температура от 650 ~ 980 градуса, а коренът на острието е около 760 градуса.
Нивото на производителност на турбинните остриета (особено температурния носещ капацитет) се превърна в важен показател за напредналото ниво на модел на двигателя. В известен смисъл процесът на кастинг на бъдещите остриета на двигателя директно определя работата на двигателя и също е национална авиационна индустрия. Значителна оценка на нивото.
Дизайн на остриета
Тъй като има много остриета, ако те са проектирани в прави редовни форми, много технологии за обработка могат да бъдат намалени, трудността на дизайна може да бъде намалена и много разходи могат да бъдат намалени. Повечето от остриетата обаче са усукани и извити.
Позволете ми първо да ви представя някои основни понятия за листа.
Първо, какво е бегач? По -долу са две типични диаграми на бегач.
Диаграма на потока на компресора
Диаграма на пътя на потока на турбината
Второ, каква е формулата за изчисление за периферната скорост? В канала на потока, периферната скорост е различна при различни радиуси (това може да се получи съгласно формулата за изчисление на фигурата по -долу)
Околентен скорост, какъв е ъгълът на атака на въздушния поток? Ъгълът на атака на въздушния поток е ъгълът между въздушния поток и акорда на острието спрямо посоката на скоростта на острието.
Пример за пример за самолет, е показан ъгълът на атака на въздушния поток. На следващо място, защо острието трябва да бъде усукано се обяснява? Тъй като периферните скорости при различни радиуси в канала на потока са различни, ъгълът на атака на въздушния поток при различни радиус примитивни нива варира значително; На върха на острието, поради големия радиус и голямата периферна скорост, се причинява голям положителен ъгъл на атака, което води до сериозно разделяне на въздушния поток на гърба на острието; В корена на острието, поради малкия радиус и малката периферна скорост, се причинява голям отрицателен ъгъл на атака, което води до сериозно разделяне на въздушния поток върху басейна на острието на острието.
Следователно, за прави остриета, с изключение на част от най-близкия среден диаметър, която все още може да работи, останалите части ще доведат до сериозно разделяне на въздушния поток, тоест ефективността на компресор или турбина, работеща с прави остриета, е изключително лоша и дори може да достигне до момента, в който изобщо не може да работи. Ето защо остриетата трябва да бъдат усукани.
История на развитието
Тъй като мощността на двигателите на самолетите продължава да се увеличава, тя се постига чрез повишаване на температурата на входа на компресора, която изисква използването на напреднали остриета с по -висока и по -висока температурна съпротивление. В допълнение към високотемпературните условия, работната среда на остриетата с горещ край също е в крайно състояние на високо налягане, високо натоварване, висока вибрация и висока корозия, така че остриетата са необходими, за да имат изключително високи изчерпателни характеристики. Това изисква остриетата да бъдат направени от специални сплав (сплави с висока температура) и специални производствени процеси (прецизно леене плюс насочено втвърдяване), за да се направят специални матрични структури (единични кристални структури), за да се отговори на нуждите до възможно най -голяма степен.
Сложните еднокристални кухи турбинови остриета са се превърнали в основната технология на текущите двигатели с високо съотношение на тяга до тегло. Именно изследването и използването на модерни еднокристални сплави и появата на двустранно производствено производство на ултра-въздух с еднокристална технология за производство на остриета са позволили на технологията за подготовка за еднокристална подготовка да играе ключова роля в днешните най-модерни военни и търговски авиационни двигатели. Понастоящем еднокристалните остриета не само са инсталирани на всички напреднали авиационни двигатели, но и все повече се използват при газови турбини с тежки натоварвания.
Единичните кристални суперанти са вид усъвършенствани материали за остриета на двигателя, разработени на базата на изравнени кристали и насочени колонови кристали. От началото на 80 -те години първото поколение единични кристални суперансали като PWA1480 и Renen4 се използват широко в различни двигатели на самолети. В края на 80 -те години второто поколение от единични кристални остриета Superalloy, представени от PWA1484 и Renen5, също са широко използвани в модерни двигатели на самолети като CFM56, F100, F110 и PW4000. Понастоящем второто поколение единични кристални суперансали в Съединените щати са узряли и се използват широко във военни и цивилни самолети.
В сравнение с едно поколение единични кристални сплави, единичните кристални сплави от второ поколение, представени от PWA1484 на PW, CMSX на RR -4 и Rene'n на GE повишават оперативната си температура с 30 градуса, като добавят 3% рениум и по подходящ начин увеличават съдържанието на молибан и постигайки 3% рениум и по подходящ начин за увеличаване на съдържанието на молибан.
In the third single crystal alloy Rene N6 and CMSX-10, the alloy composition is optimized in one step, the total content of insoluble elements with large atomic radius is increased, especially the addition of more than 5wt% rhenium, which significantly improves the high temperature creep strength, 1150 The endurance life of the alloy is greater than 150 hours, which is much longer than the life of the first-generation single crystal alloy of Около 10 часа, а също така има устойчивост на висока якост на термична умора, окисляване и термична корозия.
Съединените щати и Япония последователно разработиха четвъртото поколение единични кристални сплави. Чрез добавяне на рутениев, стабилността на микроструктурата на сплав е допълнително подобрена и якостта на пълзене при дългосрочна експозиция с висока температура е увеличена. Животът му за издръжливост при 1100 градуса е 10 пъти по -висок от този на втората единична кристална сплав, а работната температура достига 1200 градуса. По -долу е показан единичен кристален състав на същото поколение.
Основен материал за острие и производствена технология
Деформирани остриета с висока температура
Разработването на деформируеми високотемпературни сплави има история на повече от 50 години. Често използваните деформируеми високотемпературни сплави за остриета на двигателя на битови самолети са показани в таблица 1. С увеличаването на алуминиевия, титан, волфрам и съдържанието на молибден във високотемпературни сплави, материалните свойства продължават да се подобряват, но горещата работна работа намалява; След добавяне на скъпия легиращ елемент кобалт, всеобхватната работа на материала може да бъде подобрена и стабилността на структурата на високотемпературата може да бъде подобрена.
Остриетата са ключови части от двигателите на самолети, а обемът им на производство представлява около 30% от общия обем на производството на двигатели.
Остриетата на двигателя на самолета са тънкостенни и лесно се деформират части. Как да контролирате тяхната деформация и да ги обработваме ефективно и с високо качество е една от важните изследователски теми в производствената индустрия на Blade.
С появата на високоефективни машинни инструменти на CNC, производственият процес на турбинните остриета също е претърпял големи промени. Остриетата, обработени с помощта на прецизна технология за обработка на ЦПУ, имат висок точен и кратки производствени цикли, като цяло от 6 до 12 месеца в Китай (полузареждаща обработка); и 3 до 6 месеца в чужбина (обработка без остатъци).
