Analyysi turbiinilehtien kehityshistoriasta, markkinatilanteesta ja kehityskannasta

Turbopallon kehityshistoria ja suuntat

Turbopallot jaetaan kahteen luokkaan: turbon ohjauspallot ja turbon työpallot.

Turbon ohjausviennojen päätehtävä on säätää virtaus suuntaa polttohuoneen lämmitetystä ekshaustihiuksesta. Aineen toimintalämpö voi nousta yli 1 100 ° C, ja ohjausviennojen kantama jännite on yleensä alle 70MPa. Tämä komponentti hylätään usein suuren termojännitteen aiheuttamasta väännöksistä, termoväsymisriisteistä nopeista lämpömuutoksista tai polttoalueiden liian korkeista lämpötiloista johtuvista paloista.

Turbopallot sijaitsevat korkeimmassa lämpötilassa, monimutkaisimmassa jännitysten tilassa ja haastavimmassa ympäristössä olevassa turbotekojrkytimessä. Tämän komponentin täytyy kestää korkeat lämpötilat ja suuret sentrifugaaliset ja termojännitteet. Se kestää lämpötilan, joka on 50-100 ℃ alempi kuin vastaavat turbiiniratasblaatit, mutta kun pyörähtää korkealla nopeudella, ilmakehon voiman ja keskipainovoiman vaikutuksena bladiksen jännitys saavuttaa 140 MPaa ja juuri kohtaan 280-560 MPaa. Turbiinibladen rakenteiden ja materiaalien jatkuvat parannukset ovat yksi avaimista tekijöistä lentokoneen moottorien suorituskyvyn parantamisessa.

Turbiinibladet, turbiinivalmi, turbiinilevy ja muut komponentit muodostavat yhdessä lentokoneen moottorin turbiinin. Turbiini on voimallinen lähde, joka käynnistää pakastimen ja muiden liitteiden. Turbiinia voidaan jakaa kahteen osaan: rotoriksi ja statoriksi:

Turbiinirotori: Se koostuu turbiinilehtisistä, pyörästä, akselista ja muista akselin päällä kiinnitettyjen pyörivien osista. Sen tehtävänä on vetää korkean lämpötilan ja korkean paineen ilmavirta polttoon, jotta säilytetään moottorin toiminta. Turbiinirotori työskentelee korkeassa lämpötilassa ja korkealla nopeudella sekä välittää suurta voimaa, joten sen työolosuhteet ovat erittäin ankaria. Korkeassa lämpötilassa turbiinirotori on alttinen erittäin suurelle keskipisteelle ja myös aerodynaminen vääntöjousi vaikuttaa siihen. Korkea lämpötila heikentää turbiinilehtien materiaalin lopullista vahvuutta ja aiheuttaa myös materiaalin kriipaus- ja eroosioproblemat.

Turbiinistatori: Se koostuu turbiinijohdelehdista, ulko- ja sisärengasta. Se on kiinnitetty kuoriin ja sen päätehtävänä on hajottaa ja suorittaa ilmavirtaa seuraavaan turbiinirotoriin, jotta täytetään turbiinilehtien nopeuskolmiot.

Suorituskyvyn parantamiseksi, kuten vahvuus-painosuhteessa, lentoaineiden moottorien ja kaasuturbiinien lehtien sietotoleranssi korkeille lämpötiloille ja nopealle tuulelle on jatkuvasti kasvussa. Päävirtaisissa lentokoneiden turbofan-moottoreissa turbiini ajaa kompressoria enintään

Ilma, joka tulee turbiinimoottoriin, pyörähtää nopeudella useita tuhansia kierroksia sekunnissa. Ilma painostetaan vaiheittain kompressiossa. Monikohdennettujen kompressioiden paineosuuksien suhde voi saavuttaa yli 25. Painostettu ilma kulkee moottorin polttohuoneeseen, sekoittuu polttoaineeseen ja syttyy. Polttoaineen liekit täytyy polttaa vakaa korkeassa painossa virtaavassa ilmassa, jonka nopeus on yli 100 m/s.

Korkean lämpötilan, korkean paineen kaasuputki polttohuoneesta ajaa turbiinilehtiä pyörimään nopeudella tuhansia ja jopa kymmeniätuhansia käännettä minuutissa. Yleensä turbiinin edessä oleva lämpötila ylittää turbiinilehtien materiaalin hajottopisteen. Toiminnassa modernien moottorien turbiinilehdet joutuvat usein kestämään lämpötiloja 1600~1800 ℃ , tuulennopeuksia noin 300 m/s ja niistä aiheutuvan valtavan ilmapression.

Turbiinilehdet täytyy toimia luotettavasti tuhansia ja jopa kymmeniätuhansia tuntia sellaisessa äärimmäisen ankarammassa työskentelyympäristössä. Turbiinilehdillä on monimutkaisia profiileja ja niiden valmistukseen käytetään lukemattomia edistyksellisiä valmistustechnologioita, kuten suunnattua kiinteämistä, pudelmallista metalliä, monimutkaisten tyhjiä lehtiä varten tehtyjä sijoitusmuovauksia, monimutkaisten saviainesten valmistusta sekä mikroporauksen käsittelyä.

Turbiinilaukut ovat yksi komponentteista "kahdessa koneessa", joilla on eniten valmistusprosesseja, pisin kiertoaika ja alin hyväksymisaste. Monimutkaisten tyhjiä turbiinilaukkujen valmistus on muodostunut ytimekkääksi tekniikaksi nykyisen kehityksen kannalta "kahdessa koneessa".

Markkinatilanne ja kehityssuuntaviivat

Laukut lentokoneiden moottoreissa ja kaasuturbiineissä koostuvat pääasiassa fani-, turbiini- ja pakkausaluuduista, joista turbiinilaukun arvo muodostaa noin 60 % kokonaislaukukustannuksista. Vertailtuna fani-laukuun, turbiinilaukujen raaka-aineet ovat arvokkaampia ja vaikeampia käsitellä.

Turbopilkki on moottorin tärkeä kuuma-lopun komponentti, ja niiden valmistukseen tarvitaan korkealämpöisen metallisokeren käyttöä. Niiden hymynteknologia asettaa korkeat vaatimukset, ja joitakin metalleja ovat harvinaisia. Valmistusmenetelmän suhteen turbopilkkiin käytetään yleensä sijoitushymyntää saavuttaakseen ohut seinyt ja monimutkaiset jäähdytysrakenteet. Niiden valmistus vaikeutta on huomattavasti enemmän kuin muiden pilkkien.

Esimerkiksi Boeing 737-sarjan ja Airbus 320-sarjan laajalti käytetyissä CFM56-lentokonemoottoreissa on yli tuhat turbopilkkiä, jokaisen hinta ylittää 10 000 yuania. Joissakin osissa turkopilkkien yksikköhinta ylittää edes 100 000 yuania.