Cyflwyniad i lafnau tyrbin
Y gydran gyda'r amodau gwaith gwaethaf yn yr injan tyrbin hefyd yw'r gydran gylchdroi bwysicaf. Yng nghydrannau pen poeth peiriannau awyrennau, mae'r llafnau tyrbin yn destun erydiad nwy tymheredd uchel a newidiadau tymheredd yn ystod cylchoedd cychwyn a chau'r injan, ac mae'r llafnau rotor yn destun grym allgyrchol ar gyflymder uchel. Mae'n ofynnol i'r deunydd fod â chryfder tynnol tymheredd uchel digonol, cryfder dygnwch, cryfder ymgripiol, yn ogystal â chryfder blinder da, ymwrthedd ocsideiddio, ymwrthedd cyrydiad nwy a phlastigrwydd priodol. Yn ogystal, mae angen sefydlogrwydd sefydliadol tymor hir, cryfder effaith dda, clustffolrwydd a dwysedd isel hefyd.
Mae tymheredd mewnfa nwy peiriannau awyrennau datblygedig yn cyrraedd 1380 gradd ac mae'r byrdwn yn cyrraedd 226kN. Mae'r llafnau tyrbin yn destun grymoedd aerodynamig a allgyrchol, gyda'r llafnau'n dwyn straen tynnol o tua 140mpa; Mae gwreiddyn y llafn yn dwyn straen cyfartalog o 280 ~ 560mpa, ac mae'r corff llafn cyfatebol yn dwyn tymheredd o 650 ~ 980 gradd, ac mae gwreiddyn y llafn tua 760 gradd.
Mae lefel perfformiad llafnau tyrbin (yn enwedig y gallu i ddwyn tymheredd) wedi dod yn ddangosydd pwysig o lefel ddatblygedig model injan. Ar un ystyr, mae'r broses gastio o lafnau injan yn y dyfodol yn pennu perfformiad yr injan yn uniongyrchol ac mae hefyd yn ddiwydiant hedfan cenedlaethol. Marc sylweddol o lefel.
Dyluniad siâp llafn
Gan fod yna lawer o lafnau, os cânt eu cynllunio i siapiau rheolaidd syth, gellir lleihau llawer o dechnoleg prosesu, gellir gostwng yr anhawster dylunio, a gellir lleihau llawer o gostau. Fodd bynnag, mae'r rhan fwyaf o'r llafnau wedi'u troelli a'u crwm.
Gadewch imi gyflwyno yn gyntaf rai cysyniadau sylfaenol o ddail.
Yn gyntaf, beth yw rhedwr? Isod mae dau ddiagram rhedwr nodweddiadol.
Diagram llif cywasgydd
Diagram llwybr llif tyrbin
Yn ail, beth yw'r fformiwla gyfrifo ar gyfer y cyflymder cylcheddol? Yn y sianel llif, mae'r cyflymder cylcheddol yn wahanol ar wahanol radiws (gellir cael hyn yn ôl y fformiwla gyfrifo yn y ffigur isod)
Yn gyflym iawn, beth yw ongl ymosodiad y llif aer? Ongl ymosodiad y llif aer yw'r ongl rhwng y llif aer a chord y llafn o'i gymharu â chyfeiriad cyflymder y llafn.
Gan gymryd yr adain awyren fel enghraifft, dangosir ongl ymosodiad y llif aer. Nesaf, pam y mae'n rhaid troelli'r llafn? Gan fod y cyflymderau cylcheddol ar wahanol radiws yn y sianel llif yn wahanol, mae ongl ymosodiad y llif aer ar wahanol lefelau cyntefig radiws yn amrywio'n fawr; Ar flaen y llafn, oherwydd y radiws mawr a'r cyflymder cylcheddol mawr, achosir ongl ymosodiad positif fawr, gan arwain at wahanu llif aer difrifol ar gefn y llafn; Wrth wraidd y llafn, oherwydd y radiws bach a'r cyflymder cylchol bach, achosir ongl ymosodiad negyddol fawr, gan arwain at wahanu llif aer difrifol ar fasn llafn y llafn.
Felly, ar gyfer llafnau syth, heblaw am ran o'r ddiamedr canol agosaf a all weithio o hyd, bydd gweddill y rhannau yn cynhyrchu gwahaniad llif aer difrifol, hynny yw, mae effeithlonrwydd cywasgydd neu dyrbin sy'n gweithio gyda llafnau syth yn wael iawn, a gall hyd yn oed gyrraedd y pwynt lle na all weithredu o gwbl. Dyma pam y mae'n rhaid troelli'r llafnau.
Hanes Datblygu
Wrth i bŵer peiriannau awyrennau barhau i gynyddu, fe'i cyflawnir trwy gynyddu tymheredd y fewnfa cywasgydd, sy'n gofyn am ddefnyddio llafnau datblygedig ag ymwrthedd tymheredd uwch ac uwch. Yn ogystal ag amodau tymheredd uchel, mae amgylchedd gwaith llafnau pen poeth hefyd mewn cyflwr eithafol o bwysedd uchel, llwyth uchel, dirgryniad uchel, a chyrydiad uchel, felly mae'n ofynnol i'r llafnau fod â pherfformiad cynhwysfawr uchel iawn. Mae hyn yn ei gwneud yn ofynnol i'r llafnau gael eu gwneud o ddeunyddiau aloi arbennig (aloion tymheredd uchel) a phrosesau gweithgynhyrchu arbennig (castio manwl ynghyd â solidiad cyfeiriadol) i wneud strwythurau matrics arbennig (strwythurau grisial sengl) i ddiwallu'r anghenion i'r graddau mwyaf posibl.
Mae llafnau tyrbin gwag un-grisial cymhleth wedi dod yn dechnoleg graidd peiriannau cymhareb byrdwn-i-bwysau uchel cyfredol. Ymchwil a defnyddio deunyddiau aloi un grisial datblygedig ac ymddangosiad technoleg gweithgynhyrchu llafn un grisial un-grisial ultra-o-aer sydd wedi galluogi technoleg paratoi un grisial i chwarae rhan allweddol yn y peiriannau hedfan milwrol a masnachol mwyaf datblygedig heddiw. Ar hyn o bryd, mae llafnau un grisial nid yn unig wedi'u gosod ar bob peiriant hedfan datblygedig, ond fe'u defnyddir yn gynyddol hefyd mewn tyrbinau nwy ar ddyletswydd trwm.
Mae superalloys crisial sengl yn fath o ddeunyddiau llafn injan datblygedig a ddatblygwyd ar sail crisialau equiaxed a chrisialau colofnog cyfeiriadol. Ers dechrau'r 1980au, mae'r genhedlaeth gyntaf o superalloys crisial sengl fel PWA1480 a RENEN4 wedi'u defnyddio'n helaeth mewn amrywiaeth o beiriannau awyrennau. Ar ddiwedd yr 1980au, defnyddiwyd yr ail genhedlaeth o lafnau superalloy grisial sengl a gynrychiolir gan PWA1484 a RENEN5 hefyd yn helaeth mewn peiriannau awyrennau datblygedig fel CFM56, F100, F110, a PW4000. Ar hyn o bryd, mae'r ail genhedlaeth o superalloys grisial sengl yn yr Unol Daleithiau wedi aeddfedu ac fe'u defnyddir yn helaeth mewn peiriannau awyrennau milwrol a sifil.
O'i gymharu â'r aloion grisial sengl cenhedlaeth gyntaf, yr aloion crisial sengl ail genhedlaeth a gynrychiolir gan PWA1484 PW, mae CMSX -4 RR, ac mae rene'n5 Ge wedi cynyddu eu tymheredd gweithredol o 30 gradd trwy ychwanegu 3% rhwng rhenwm, a chynnydd a chynnydd yn briodol, a chynnydd yn briodol a chynnydd yn briodol a chynnwys y cydbwysedd, cyrydiad.
Yn y trydydd aloi grisial sengl rene n6 a cmsx -10, mae cyfansoddiad yr aloi wedi'i optimeiddio mewn un cam, mae cyfanswm cynnwys elfennau anhydawdd â radiws atomig mawr yn cynyddu, yn enwedig ychwanegu mwy na 5wt% rheniwm, sy'n gwella'n sylweddol y bywyd yn fwy na chanolbwynt y tymheredd uchel, mae 1150 yn fwy na bywyd, 1150 Alloy grisial sengl o tua 10 awr, ac mae ganddo hefyd wrthwynebiad cryfder uchel i flinder thermol, ocsidiad a chorydiad thermol.
Mae'r Unol Daleithiau a Japan wedi datblygu'r bedwaredd genhedlaeth o aloion crisial sengl yn olynol. Trwy ychwanegu rutheniwm, mae sefydlogrwydd microstrwythur yr aloi wedi'i wella ymhellach, ac mae'r cryfder ymgripiol o dan amlygiad tymor uchel tymor hir wedi cynyddu. Mae ei fywyd dygnwch ar 1100 gradd 10 gwaith yn uwch nag oes yr ail aloi grisial sengl, ac mae'r tymheredd gweithredu wedi cyrraedd 1200 gradd. Dangosir cyfansoddiad grisial sengl yr un genhedlaeth isod.
Deunydd sylfaen llafn a thechnoleg gweithgynhyrchu
Llafnau aloi tymheredd uchel anffurfiedig
Mae gan ddatblygiad aloion tymheredd uchel dadffurfiadwy hanes o fwy na 50 mlynedd. Dangosir yr aloion tymheredd uchel anffurfiadwy a ddefnyddir yn gyffredin ar gyfer llafnau injan awyrennau domestig yn Nhabl 1. Gyda'r cynnydd mewn cynnwys alwminiwm, titaniwm, twngsten a molybdenwm mewn aloion tymheredd uchel, mae'r priodweddau materol yn parhau i wella, ond mae'r perfformiad gweithio poeth yn lleihau; Ar ôl ychwanegu'r cobalt elfen aloi drud, gellir gwella perfformiad cynhwysfawr y deunydd a gellir gwella sefydlogrwydd y strwythur tymheredd uchel.
Mae llafnau yn rhannau allweddol o beiriannau awyrennau, ac mae eu cyfaint gweithgynhyrchu yn cyfrif am oddeutu 30% o gyfanswm cyfaint gweithgynhyrchu injan.
Mae llafnau injan awyrennau yn rhannau â waliau tenau ac yn hawdd eu dadffurfio. Mae sut i reoli eu dadffurfiad a'u prosesu'n effeithlon a chydag ansawdd uchel yn un o'r pynciau ymchwil pwysig yn y diwydiant gweithgynhyrchu llafnau.
Gydag ymddangosiad offer peiriant CNC perfformiad uchel, mae proses weithgynhyrchu llafnau tyrbin hefyd wedi cael newidiadau mawr. Mae gan lafnau a brosesir gan ddefnyddio technoleg peiriannu CNC fanwl gylchoedd manwl gywirdeb a gweithgynhyrchu byr, yn gyffredinol 6 i 12 mis yn Tsieina (peiriannu lled-orffen); a 3 i 6 mis dramor (peiriannu dim gweddillion).
