विमान इंजन ब्लेड का बुनियादी ज्ञान

टरबाइन ब्लेड का परिचय

टरबाइन इंजन में सबसे खराब काम करने की स्थिति वाला घटक भी सबसे महत्वपूर्ण घूर्णन घटक है। विमान इंजन के गर्म अंत घटकों में, टरबाइन ब्लेड को इंजन स्टार्ट-अप और शटडाउन चक्र के दौरान उच्च तापमान गैस कटाव और तापमान में परिवर्तन के अधीन किया जाता है, और रोटर ब्लेड उच्च गति पर केन्द्रापसारक बल के अधीन होते हैं। सामग्री को पर्याप्त उच्च तापमान तन्यता ताकत, धीरज की शक्ति, रेंगना ताकत, साथ ही अच्छी थकान ताकत, ऑक्सीकरण प्रतिरोध, गैस संक्षारण प्रतिरोध और उचित प्लास्टिसिटी के लिए आवश्यक है। इसके अलावा, दीर्घकालिक संगठनात्मक स्थिरता, अच्छी प्रभाव शक्ति, कास्टेबिलिटी और कम घनत्व की भी आवश्यकता होती है।

उन्नत विमान इंजन का गैस इनलेट तापमान 1380 डिग्री तक पहुंच जाता है और जोर 226KN तक पहुंच जाता है। टरबाइन ब्लेड को वायुगतिकीय और केन्द्रापसारक बलों के अधीन किया जाता है, जिसमें ब्लेड लगभग 140mpa के तन्य तनाव को प्रभावित करते हैं; ब्लेड रूट 280 ~ 560mpa का औसत तनाव रखता है, और इसी ब्लेड बॉडी में 650 ~ 980 डिग्री का तापमान होता है, और ब्लेड रूट लगभग 760 डिग्री है।

टरबाइन ब्लेड (विशेष रूप से तापमान असर क्षमता) का प्रदर्शन स्तर इंजन के एक मॉडल के उन्नत स्तर का एक महत्वपूर्ण संकेतक बन गया है। एक अर्थ में, भविष्य के इंजन ब्लेड की कास्टिंग प्रक्रिया सीधे इंजन के प्रदर्शन को निर्धारित करती है और एक राष्ट्रीय विमानन उद्योग भी है। स्तर का एक महत्वपूर्ण निशान।

ब्लेड आकार डिजाइन

चूंकि कई ब्लेड हैं, अगर उन्हें सीधे नियमित आकार में डिज़ाइन किया गया है, तो बहुत सारी प्रसंस्करण तकनीक को कम किया जा सकता है, डिजाइन की कठिनाई को कम किया जा सकता है, और बहुत सारी लागत कम हो सकती है। हालांकि, अधिकांश ब्लेड मुड़ और घुमावदार हैं।

मुझे पहले पत्तियों की कुछ बुनियादी अवधारणाओं का परिचय दें।

सबसे पहले, एक धावक क्या है? नीचे दो विशिष्ट धावक आरेख हैं।

कंप्रेसर प्रवाह आरेख

टरबाइन प्रवाह पथ आरेख

दूसरे, परिधि गति के लिए गणना सूत्र क्या है? फ्लो चैनल में, परिधीय गति अलग -अलग रेडी पर अलग है (यह नीचे दिए गए आंकड़े में गणना सूत्र के अनुसार प्राप्त किया जा सकता है)

सर्कुलेशनल स्पीडफिनली, एयरफ्लो के हमले का कोण क्या है? एयरफ्लो के हमले का कोण ब्लेड वेग दिशा के सापेक्ष एयरफ्लो और ब्लेड कॉर्ड के बीच का कोण है।

एक उदाहरण के रूप में हवाई जहाज विंग को लेते हुए, एयरफ्लो के हमले का कोण दिखाया गया है। अगला, ब्लेड को क्यों मुड़ जाना चाहिए? चूंकि फ्लो चैनल में अलग -अलग रेडी पर परिधि की गति अलग -अलग होती है, इसलिए विभिन्न त्रिज्या आदिम स्तरों पर एयरफ्लो के हमले का कोण बहुत भिन्न होता है; ब्लेड की नोक पर, बड़े त्रिज्या और बड़ी परिधीय गति के कारण, हमले का एक बड़ा सकारात्मक कोण होता है, जिसके परिणामस्वरूप ब्लेड के पीछे गंभीर एयरफ्लो पृथक्करण होता है; ब्लेड की जड़ में, छोटे त्रिज्या और छोटे परिधि गति के कारण, हमले का एक बड़ा नकारात्मक कोण होता है, जिसके परिणामस्वरूप ब्लेड के ब्लेड बेसिन पर गंभीर एयरफ्लो पृथक्करण होता है।

इसलिए, सीधे ब्लेड के लिए, निकटतम मध्य-व्यास के एक हिस्से को छोड़कर, जो अभी भी काम कर सकता है, बाकी हिस्सों में गंभीर एयरफ्लो पृथक्करण का उत्पादन होगा, अर्थात, एक कंप्रेसर या टरबाइन की दक्षता सीधे ब्लेड के साथ काम करने वाली है, और वह उस बिंदु तक भी पहुंच सकती है जहां यह बिल्कुल भी काम नहीं कर सकता है। यही कारण है कि ब्लेड को मुड़ जाना चाहिए।

विकास इतिहास

चूंकि विमान इंजन की शक्ति में वृद्धि जारी है, यह कंप्रेसर इनलेट तापमान को बढ़ाकर प्राप्त किया जाता है, जिसके लिए उच्च और उच्च तापमान प्रतिरोध के साथ उन्नत ब्लेड के उपयोग की आवश्यकता होती है। उच्च तापमान की स्थिति के अलावा, हॉट एंड ब्लेड का कामकाजी वातावरण भी उच्च दबाव, उच्च भार, उच्च कंपन और उच्च संक्षारण की चरम स्थिति में है, इसलिए ब्लेड को अत्यधिक उच्च व्यापक प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। इसके लिए विशेष मैट्रिक्स संरचनाओं (एकल क्रिस्टल संरचनाओं) (एकल क्रिस्टल संरचनाओं) को सबसे बड़ी हद तक पूरा करने के लिए विशेष मिश्र धातु सामग्री (उच्च तापमान मिश्र धातु) और विशेष निर्माण प्रक्रियाओं (सटीक कास्टिंग प्लस दिशात्मक जमने) से बने ब्लेड की आवश्यकता होती है।

जटिल एकल-क्रिस्टल खोखले टरबाइन ब्लेड वर्तमान उच्च जोर-से-वजन अनुपात इंजन की मुख्य तकनीक बन गए हैं। यह उन्नत एकल-क्रिस्टल मिश्र धातु सामग्री का अनुसंधान और उपयोग है और डबल-दीवार वाले अल्ट्रा-एयर-कूल्ड सिंगल-क्रिस्टल ब्लेड मैन्युफैक्चरिंग टेक्नोलॉजी का उद्भव है जिसने आज के सबसे उन्नत सैन्य और वाणिज्यिक विमानन इंजनों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए एकल-क्रिस्टल तैयारी तकनीक को सक्षम किया है। वर्तमान में, सिंगल-क्रिस्टल ब्लेड न केवल सभी उन्नत विमानन इंजनों पर स्थापित किए गए हैं, बल्कि भारी-भरकम गैस टर्बाइन में भी तेजी से उपयोग किए जाते हैं।

सिंगल क्रिस्टल सुपरलॉय एक प्रकार का उन्नत इंजन ब्लेड सामग्री है जो कि समान क्रिस्टल और दिशात्मक स्तंभ क्रिस्टल के आधार पर विकसित की जाती है। 1980 के दशक की शुरुआत से, PWA1480 और RENEN4 जैसे एकल क्रिस्टल सुपरलॉय की पहली पीढ़ी का उपयोग विभिन्न प्रकार के विमान इंजनों में व्यापक रूप से किया गया है। 1980 के दशक के उत्तरार्ध में, PWA1484 और RENEN5 द्वारा प्रतिनिधित्व किए गए एकल क्रिस्टल सुपरलॉय ब्लेड की दूसरी पीढ़ी का उपयोग CFM56, F100, F110 और PW4000 जैसे उन्नत विमान इंजनों में व्यापक रूप से किया गया था। वर्तमान में, संयुक्त राज्य अमेरिका में एकल क्रिस्टल सुपरलॉय की दूसरी पीढ़ी परिपक्व हो गई है और व्यापक रूप से सैन्य और नागरिक विमान इंजनों में उपयोग की जाती है।

पहली पीढ़ी के एकल क्रिस्टल मिश्र धातुओं के साथ तुलना में, दूसरी पीढ़ी के एकल क्रिस्टल मिश्र धातुओं ने पीडब्ल्यू के PWA1484, RR के CMSX -4 द्वारा प्रतिनिधित्व किया, और GE के Rene'N5 ने 3% रेनियम को जोड़कर अपने ऑपरेटिंग तापमान को 30 डिग्री तक बढ़ा दिया है और मोलबेनम की सामग्री को बढ़ाते हुए और एक अच्छे संतुलन को बढ़ाते हैं।

तीसरे एकल क्रिस्टल मिश्र धातु रेने एन 6 और सीएमएसएक्स -10 में, मिश्र धातु की रचना को एक कदम में अनुकूलित किया जाता है, बड़े परमाणु त्रिज्या के साथ अघुलनशील तत्वों की कुल सामग्री बढ़ जाती है, विशेष रूप से 5wt% से अधिक रेनियम के अलावा, जो कि उच्च तापमान क्रीप की ताकत में काफी सुधार होता है, जो कि पहले से अधिक समय से अधिक होता है। लगभग 10 घंटे का मिश्र धातु, और इसमें थर्मल थकान, ऑक्सीकरण और थर्मल संक्षारण के लिए उच्च शक्ति प्रतिरोध भी है।

संयुक्त राज्य अमेरिका और जापान ने सिंगल क्रिस्टल मिश्र की चौथी पीढ़ी को क्रमिक रूप से विकसित किया है। रूथेनियम को जोड़कर, मिश्र धातु माइक्रोस्ट्रक्चर की स्थिरता में और सुधार किया गया है, और लंबे समय तक उच्च तापमान जोखिम के तहत रेंगना ताकत बढ़ गई है। 1100 डिग्री पर इसका धीरज जीवन दूसरे एकल क्रिस्टल मिश्र धातु की तुलना में 10 गुना अधिक है, और ऑपरेटिंग तापमान 1200 डिग्री तक पहुंच गया है। एक ही पीढ़ी की एकल क्रिस्टल रचना नीचे दिखाई गई है।

ब्लेड बेस सामग्री और विनिर्माण प्रौद्योगिकी

विकृत उच्च तापमान मिश्र धातु ब्लेड

विकृत उच्च तापमान मिश्र धातुओं के विकास का 50 से अधिक वर्षों का इतिहास है। घरेलू विमान इंजन ब्लेड के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले विकृत उच्च तापमान वाले मिश्र धातुओं को तालिका 1 में दिखाया गया है। उच्च तापमान वाले मिश्र धातुओं में एल्यूमीनियम, टाइटेनियम, टंगस्टन और मोलिब्डेनम सामग्री की वृद्धि के साथ, भौतिक गुणों में सुधार जारी है, लेकिन गर्म काम करने का प्रदर्शन कम हो जाता है; महंगे मिश्र धातु तत्व कोबाल्ट को जोड़ने के बाद, सामग्री के व्यापक प्रदर्शन में सुधार किया जा सकता है और उच्च तापमान संरचना की स्थिरता में सुधार किया जा सकता है।

ब्लेड विमान इंजन के प्रमुख भाग हैं, और उनके विनिर्माण मात्रा कुल इंजन निर्माण मात्रा का लगभग 30% है।

विमान इंजन ब्लेड पतली-दीवारों वाले और आसानी से विकृत भाग हैं। उनकी विरूपण को कैसे नियंत्रित करें और उन्हें कुशलता से संसाधित करें और उच्च गुणवत्ता के साथ ब्लेड निर्माण उद्योग में महत्वपूर्ण अनुसंधान विषयों में से एक है।

उच्च-प्रदर्शन सीएनसी मशीन टूल्स के उद्भव के साथ, टरबाइन ब्लेड की निर्माण प्रक्रिया में भी बड़े बदलाव हुए हैं। सटीक सीएनसी मशीनिंग प्रौद्योगिकी का उपयोग करके संसाधित ब्लेड में उच्च परिशुद्धता और लघु विनिर्माण चक्र होते हैं, आमतौर पर चीन में 6 से 12 महीने (अर्ध-फिनिशिंग मशीनिंग); और विदेश में 3 से 6 महीने (नो-रेजिड्यू मशीनिंग)।