Motorul de aviație este „inima” aeronavei. Motoarele aeronavelor civile de pasageri se concentrează pe siguranță și fiabilitate, în timp ce motoarele militare urmăresc, de asemenea, o tracțiune mai mare pe această bază, precum și tracțiunea maximă atunci când postcombustionul este pornit. Se poate observa că cel mai puternic jucător în domeniul motoarelor de aviație trebuie să fie motoarele de aviație militară, iar motoarele militare sunt considerate vârful tehnologiei umane. Țările care sunt capabile de cercetare și dezvoltare, producție și producție de motoare aerospațiale, în general, nu își exportă cu ușurință propria tehnologie. Ei exportă doar motoare finite, iar unele chiar trebuie să fie trimise înapoi în țara de origine pentru întreținere. Cât de dificil este să construiești un motor de avion? Dificultatea în fabricarea sa constă în structura sa complexă și cerințele de înaltă precizie, care implică multe aspecte precum selecția materialelor, proiectarea, fabricarea, sistemul de control și testarea riguroasă. Să aruncăm o privire împreună.
Greu de copiat și dezasamblat
Dificultatea de fabricare a motoarelor de aeronavă se reflectă mai întâi în dificultatea copierii și demontării. Aspectul unei mașini sau aeronave poate fi copiat prin mapare inversă. Inutil să spun că și mașinile sunt ușor de copiat. Există, de asemenea, copii cu aspectul avioanelor, cum ar fi bombardierele Tu-160 și B-1B, dar copierea motorului este pur și simplu imposibilă fără intervenția desenelor. De exemplu, motorul din seria CFM-56, motorul principal utilizat în prezent pe aeronava de pasageri Boeing 737, a produs peste 20 de unități000 de la prima sa operare în 1974 și până în prezent. Este folosit în aproape toate aeronavele de pasageri cu un singur culoar produse în principal de Boeing și Airbus.
imagine
Când demontați CFM-56, veți descoperi că lamele motorului sunt acoperite cu multe orificii mici de aer de dimensiunea unei unghii. Fără desene de poziționare, este imposibil să le copiați. Odată ce găurile de aer sunt perforate în poziție greșită, aceasta va afecta direct disiparea căldurii lamelor, iar performanța generală a replicii va fi redusă. Bazându-se pe baza tehnică a CFM-56, GE a dezvoltat motoare care pot fi utilizate pe diferite modele de aeronave, concurând direct cu Pratt & Whitney.
Materialele sunt dificil de fabricat
Motorul de aviație este de fapt foarte simplu. Luați ca exemplu motorul clasic CFM-56, inclusiv un compresor de joasă presiune, un compresor de înaltă presiune în nouă trepte, o turbină de înaltă presiune în prima treaptă, o turbină de joasă presiune în patru trepte și o camera de ardere inelară în mijloc. Cu toate acestea, aceste structuri au temperaturi de lucru și medii de presiune diferite, ceea ce înseamnă că materialele utilizate sunt diferite. Luați ca exemplu paletele turbinei. Mediul de lucru este de mii de grade Celsius, zeci de mii de rotații pe minut, și sunt realizate dintr-un amestec de mai multe metale cu proporții diferite.
imagine
Deoarece paletele din apropierea camerei de ardere sunt supuse unor temperaturi mai ridicate, iar materialele sunt folosite pentru a rezista la temperaturi ridicate, proporțiile elementelor metalice rare sunt diferite. Dacă se folosesc aceleași materiale rezistente la temperaturi ridicate, prețul unitar va fi mare și economia va fi slabă. Pentru motoarele de avioane civile de pasageri operate comercial, cel mai bine este să fie ieftin și ușor de utilizat.
În același mod, pe lângă paletele turbinei, materialele folosite în fiecare componentă a motorului sunt și ele diferite. Turbina motorului CFM-56 folosită de Boeing 737 este realizată din aliaj de temperatură înaltă, iar unele alte piese folosesc materiale compozite. În prezent, mai popular este materialul compozit pe bază de rășină. Receptorul exterior F-119 de la Pratt & Whitney folosește acest material, care poate rezista la temperaturi de 400 de grade Celsius, iar costul poate fi, de asemenea, controlat.
imagine
Precizie ridicată de prelucrare
Dacă aveți materiale și desene avansate, nu înseamnă că puteți crea un motor aerodinamic excelent, deoarece tehnologia de procesare este obstacolul final. Ventilatorul unui motor de aeronavă cu motor CFM-56 are doar 1,55 metri în diametru și 2,5 metri în lungime. Trebuie să producă 86 kN de forță într-un spațiu atât de mic. Vă puteți imagina cât de complicată este tehnologia de procesare.
Dintr-o mică perspectivă, luând ca exemplu paletele de turbină monocristal curente, procesul de turnare de precizie necesită o eroare de 0,1 mm, pentru a se asigura că fiecare paletă poate funcționa normal. Pentru a procesa împreună diferite materiale aliaje, trebuie să stăpâniți abilitățile de prelucrare și tehnicile de sudare ale aliajelor la temperatură înaltă. În același timp, rotorul și paletele motorului funcționează la viteză mare în timpul funcționării. Măiestria insuficientă înseamnă că motorul se uzează rapid și are o durată de viață scurtă, ceea ce afectează direct economia.
imagine
Cerințele înalte ale tehnologiei promovează, de asemenea, eficiența funcționării motoarelor aeriene. Luând lamele ca exemplu, GE a dezvoltat o lamă fără sudură cu îmbinare cap la cap. Există un software realizat din material special la capătul exterior al lamei motorului, care poate fi utilizat atunci când lama funcționează. Se conectează perfect cu structura inelului exterior pentru a îmbunătăți eficiența motorului. Astfel de materiale moi au cerințe foarte ridicate pentru tehnologia de prelucrare. Ele nu trebuie doar să mențină stabilitatea, ci și să fie economice și să necesite puțină întreținere. În caz contrar, în timp ce se îmbunătățește eficiența motorului, va crește și sarcina personalului de la sol, iar performanța economică nu va fi suficient de evidentă.
Pentru a rezuma, din perspectiva topografiei inverse, a materialelor și a tehnologiei de prelucrare, ar trebui să se spună că motoarele aeronautice sunt coroana domeniului ingineriei industriale și un simbol al forței științifice și tehnologice a unei țări.
Pe baza motorului WS-10 „Taihang”, țara mea a dezvoltat în mod independent motorul turboventilator WS-20 cu raport mare de bypass și tracțiune mare, atât pentru uz militar, cât și civil, care este echipat cu Y -20 aeronave de transport strategice. Țara noastră dezvoltă, de asemenea, un motor turboventilator cu raport de bypass Yangtze-1000înalt pentru instalarea pe aeronava civilă C-919 și intenționează să asambleze și să producă motorul LEAP-X „Safran” de clasă mondială pe plan intern. . În același timp, următoarea generație de motoare avansate cu raport de bypass mare cu o tracțiune de 200 până la 400 kN este de asemenea în curs de dezvoltare. Toate aceste proiecte indică faptul că se apropie epoca de „explozie” a motoarelor mari cu raport de bypass din China.
