Letalski motor je "srce" letala. Pri motorjih civilnih potniških letal je poudarek na varnosti in zanesljivosti, medtem ko vojaški motorji na tej osnovi zasledujejo tudi večji potisk ter največji potisk ob vklopljenem naknadnem zgorevanju. Vidimo lahko, da morajo biti najmočnejši igralec na področju letalskih motorjev vojaški letalski motorji, vojaški motorji pa veljajo za vrhunec človeške tehnologije. Države, ki so sposobne raziskav in razvoja, proizvodnje in proizvodnje letalskih motorjev, na splošno ne izvažajo zlahka lastne tehnologije. Izvažajo le končane motorje, nekatere pa je treba celo poslati nazaj v državo izvora na vzdrževanje. Kako težko je zgraditi letalski motor? Težava pri izdelavi je v kompleksni strukturi in zahtevah visoke natančnosti, ki vključujejo številne vidike, kot so izbira materiala, načrtovanje, izdelava, nadzorni sistem in strogo testiranje. Oglejmo si ga skupaj.
Težko kopiranje in razstavljanje
Težavnost izdelave aeromotorjev se najprej odraža v težavnosti kopiranja in razstavljanja. Videz avtomobila ali letala je mogoče kopirati z obratnim preslikavo. Ni treba posebej poudarjati, da je avtomobile tudi enostavno kopirati. Obstajajo tudi kopije videza letal, kot sta bombnika Tu-160 in B-1B, vendar je kopiranje motorja preprosto nemogoče brez posredovanja risb. Na primer, motor serije CFM-56, glavni motor, ki se trenutno uporablja na potniškem letalu Boeing 737, je proizvedel več kot 20000 enot od svojega prvega obratovanja leta 1974 do danes. Uporablja se v skoraj vseh potniških letalih z enim prehodom, ki jih večinoma proizvajata Boeing in Airbus.
slika
Pri razstavljanju CFM-56 boste ugotovili, da so lopatice motorja prekrite s številnimi majhnimi zračnimi luknjami v velikosti nohta. Brez pozicioniranja risb jih je nemogoče kopirati. Ko so zračne luknje preluknjane v napačnem položaju, bo to neposredno vplivalo na odvajanje toplote rezil in splošna zmogljivost replike bo zmanjšana. Sklicujoč se na tehnično osnovo CFM-56, je GE razvil motorje, ki jih je mogoče uporabiti na različnih modelih letal, ki neposredno konkurirajo podjetju Pratt & Whitney.
Materiale je težko izdelati
Letalski motor je pravzaprav zelo preprost. Vzemimo za primer klasični motor CFM-56, ki vključuje nizkotlačni kompresor, devetstopenjski visokotlačni kompresor, prvostopenjsko visokotlačno turbino, štiristopenjsko nizkotlačno turbino in obročasta zgorevalna komora na sredini. Vendar imajo te strukture različna okolja delovne temperature in tlaka, kar pomeni, da so uporabljeni materiali različni. Za primer vzemimo turbinske lopatice. Delovno okolje je na tisoče stopinj Celzija, na desettisoče vrtljajev na minuto, izdelani pa so iz mešanice več kovin v različnih razmerjih.
slika
Ker so rezila v bližini zgorevalne komore izpostavljena višjim temperaturam in so materiali uporabljeni tako, da prenesejo visoke temperature, so deleži redkih kovinskih elementov različni. Če se uporabljajo isti materiali, odporni na visoke temperature, bo cena na enoto visoka, ekonomičnost pa slaba. Za komercialne motorje civilnih potniških letal je najbolje, da so poceni in enostavni za uporabo.
Na enak način so poleg turbinskih lopatic različni tudi materiali, uporabljeni v vsaki komponenti motorja. Turbina motorja CFM-56, ki jo uporablja Boeing 737, je izdelana iz visokotemperaturne zlitine, nekateri drugi deli pa uporabljajo kompozitne materiale. Trenutno je bolj priljubljen kompozitni material na osnovi smol. Pratt & Whitneyjev zunanji kanalski sprejemnik F-119 uporablja ta material, ki lahko prenese temperature 400 stopinj Celzija, poleg tega pa je mogoče nadzorovati stroške.
slika
Visoka natančnost obdelave
Če imate napredne materiale in risbe, še ne pomeni, da lahko ustvarite odličen letalski motor, saj je tehnologija obdelave zadnja ovira. Ventilator letalskega motorja motorja CFM-56 ima le 1,55 metra v premeru in 2,5 metra v dolžino. V tako majhnem prostoru mora proizvesti 86 kN potiska. Lahko si mislite, kako zapletena je tehnologija obdelave.
Z majhnega zornega kota, če za primer vzamemo trenutne mainstream monokristalne turbinske lopatice, postopek natančnega litja zahteva napako 0,1 mm, da se zagotovi normalno delovanje vsake lopatice. Če želite skupaj obdelovati različne zlitine, morate obvladati spretnosti obdelave in tehnike varjenja visokotemperaturnih zlitin. Istočasno se rotor motorja in lopatice med delovanjem vrtijo z visoko hitrostjo. Zaradi nezadostne izdelave se motor hitro obrabi in ima kratko življenjsko dobo, kar neposredno vpliva na ekonomičnost.
slika
Visoke zahteve tehnologije spodbujajo tudi učinkovitost delovanja letalskih motorjev. Če za primer vzamemo rezila, je GE razvil brezšivno rezilo s čelnim spojem. Na zunanjem koncu rezila motorja je programska oprema iz posebnega materiala, ki se lahko uporablja, ko rezilo deluje. Brezhibno se poveže s strukturo zunanjega obroča za izboljšanje učinkovitosti motorja. Takšni mehki materiali imajo zelo visoke zahteve za tehnologijo obdelave. Ne smejo le ohranjati stabilnosti, ampak morajo biti tudi ekonomični in zahtevati malo vzdrževanja. V nasprotnem primeru bo ob izboljšanju učinkovitosti motorja povečala tudi obremenitev zemeljskega osebja, gospodarska učinkovitost pa ne bo dovolj očitna.
Če povzamemo, z vidika reverzne geodezije, materialov in tehnologije obdelave je treba za letalske motorje reči, da so krona industrijskega inženiringa in simbol znanstvene in tehnološke moči države.
Na osnovi motorja WS-10 "Taihang" je moja država neodvisno razvila turboventilatorski motor WS-20 z visokim razmerjem obvoda in visokim potiskom za vojaško in civilno uporabo, ki je opremljen z Y -20 strateško transportno letalo. Naša država prav tako razvija turboventilatorski motor Yangtze-1000A z visokim obvodnim razmerjem za vgradnjo v civilna letala C-919 ter načrtuje domačo sestavo in proizvodnjo motorja LEAP-X »Safran« svetovnega razreda. . Istočasno se razvija tudi naslednja generacija naprednih motorjev z velikim obvodnim razmerjem s potiskom od 200 do 400 kN. Vsi ti projekti kažejo, da prihaja obdobje "izbruha" kitajskih motorjev z velikim obvodnim razmerjem.
