Авиационният двигател е "сърцето" на самолета. Двигателите на гражданските пътнически самолети се фокусират върху безопасността и надеждността, докато военните двигатели също преследват по-голяма тяга на тази база, както и максималната тяга, когато е включено допълнително изгаряне. Може да се види, че най-силният играч в областта на авиационните двигатели трябва да бъдат военните авиационни двигатели, а военните двигатели се считат за върха на човешката технология. Държавите, които са в състояние да извършват научноизследователска и развойна дейност, да произвеждат и произвеждат аерокосмически двигатели, обикновено не изнасят лесно собствените си технологии. Те изнасят само готови двигатели, а някои дори трябва да бъдат изпратени обратно в страната на произход за поддръжка. Колко трудно е да се построи авиационен двигател? Трудността при производството му се крие в неговата сложна структура и изисквания за висока точност, които включват много аспекти като избор на материал, дизайн, производство, система за контрол и строги тестове. Нека да го разгледаме заедно.
Трудно копиране и разглобяване
Трудността на производството на авиационни двигатели първо се отразява в трудността на копирането и разглобяването. Външният вид на автомобил или самолет може да бъде копиран чрез обратно картографиране. Излишно е да казвам, че автомобилите също са лесни за копиране. Има и копия на външния вид на самолети, като бомбардировачите Tu-160 и B-1B, но копирането на двигателя е просто невъзможно без намесата на чертежи. Например двигателят от серията CFM-56, основният двигател, използван в момента на пътническия самолет Boeing 737, е произвел повече от 20000 единици от първата си експлоатация през 1974 г. до днес. Използва се в почти всички еднопроходни пътнически самолети, произведени главно от Boeing и Airbus.
снимка
Когато разглобявате CFM-56, ще откриете, че лопатките на двигателя са покрити с много малки въздушни отвори с размерите на нокът. Без позициониране на чертежи е невъзможно да ги копирате. След като отворите за въздух са пробити в грешна позиция, това ще повлияе директно на разсейването на топлината на остриетата и цялостната производителност на репликата ще бъде намалена. Разчитайки на техническата основа на CFM-56, GE разработи двигатели, които могат да се използват на различни модели самолети, директно конкурирайки се с Pratt & Whitney.
Материалите са трудни за производство
Авиационният двигател всъщност е много прост. Вземете за пример класическия CFM{0}} двигател, включващ компресор с ниско налягане, деветстепенен компресор с високо налягане, първа степен на турбина с високо налягане, четиристепенна турбина с ниско налягане и пръстеновидна горивна камера в средата. Въпреки това, тези структури имат различна работна температура и среда на налягане, което означава, че използваните материали са различни. Вземете турбинните лопатки като пример. Работната среда е хиляди градуси по Целзий, десетки хиляди обороти в минута и те са направени от смес от множество метали с различни пропорции.
снимка
Тъй като остриетата в близост до горивната камера са подложени на по-високи температури и материалите се използват, за да издържат на високи температури, пропорциите на елементи от редки метали са различни. Ако се използват същите материали, устойчиви на висока температура, единичната цена ще бъде висока и икономиката ще бъде лоша. За комерсиално експлоатираните двигатели за граждански пътнически самолети е най-добре да бъдат евтини и лесни за използване.
По същия начин, в допълнение към лопатките на турбината, материалите, използвани във всеки компонент на двигателя, също са различни. Турбината на двигателя CFM-56, използвана от Boeing 737, е изработена от високотемпературна сплав, а някои други части използват композитни материали. В момента по-популярен е композитният материал на основата на смола. Външният канален приемник F-119 на Pratt & Whitney използва този материал, който може да издържи на температури от 400 градуса по Целзий, като цената също може да се контролира.
снимка
Висока прецизност на обработка
Ако имате напреднали материали и чертежи, това не означава, че можете да създадете отличен авиационен двигател, защото технологията на обработка е последната пречка. Вентилаторът на авиационен двигател CFM-56 е само 1,55 метра в диаметър и 2,5 метра дължина. Той трябва да произведе 86 kN тяга в толкова малко пространство. Можете да си представите колко сложна е технологията на обработка.
От малка гледна точка, като вземем за пример настоящите масови монокристални турбинни лопатки, процесът на прецизно леене изисква грешка от 0.1 mm, за да се гарантира, че всяка лопатка може да работи нормално. За да обработвате различни сплави заедно, трябва да овладеете уменията за обработка и техниките за заваряване на високотемпературни сплави. В същото време роторът и лопатките на двигателя работят с висока скорост по време на работа. Недостатъчната изработка означава, че двигателят се износва бързо и има кратък експлоатационен живот, което пряко се отразява на икономичността.
снимка
Високите изисквания на технологиите също насърчават ефективността на работата на авиационния двигател. Вземайки остриетата като пример, GE разработи безшевно челно съединено острие. Във външния край на лопатката на двигателя има софтуер, изработен от специален материал, който може да се използва, когато лопатката работи. Безпроблемно се свързва със структурата на външния пръстен за подобряване на ефективността на двигателя. Такива меки материали имат много високи изисквания към технологията на обработка. Те трябва не само да поддържат стабилност, но и да бъдат икономични и да изискват малко поддръжка. В противен случай, докато подобрява ефективността на двигателя, това също ще увеличи тежестта върху наземния персонал и икономическото представяне няма да бъде достатъчно очевидно.
За да обобщим, от гледна точка на обратната геодезия, материалите и технологията на обработка, авиационните двигатели трябва да се считат за короната на областта на индустриалното инженерство и символ на научната и технологична сила на една страна.
Базиран на двигателя WS-10 „Taihang“, моята страна е разработила самостоятелно турбовентилаторен двигател WS-20 с високо съотношение на байпаса и висока тяга за военна и цивилна употреба, който е оборудван с Y -20 стратегически транспортни самолети. Нашата страна също така разработва турбовентилаторен двигател Yangtze-1000A с високо байпасно съотношение за инсталиране на граждански самолет C-919 и планира да сглоби и произведе двигателя LEAP-X "Safran" от световна класа в страната . В същото време се разработва и следващото поколение усъвършенствани двигатели с голямо байпасно съотношение с тяга от 200 до 400 kN. Всички тези проекти показват, че ерата на "издухването" на китайските двигатели с голямо съотношение на байпас идва.
