Động cơ máy bay là "trái tim" của máy bay và còn được gọi là "Viên ngọc quý của ngành công nghiệp". Sản xuất của nó tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến trong ngành công nghiệp hiện đại, liên quan đến vật liệu, xử lý cơ học, nhiệt động lực học và các lĩnh vực khác. Vì các quốc gia có yêu cầu cao hơn và cao hơn về hiệu suất động cơ, các cấu trúc mới, công nghệ mới và các quy trình mới trong nghiên cứu và phát triển và ứng dụng vẫn không ngừng thách thức đỉnh cao của ngành công nghiệp hiện đại. Một trong những yếu tố quan trọng trong việc cải thiện tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng của động cơ máy bay là đĩa lưỡi tích hợp.
Ưu điểm của Blisks
Trước khi sự xuất hiện của đĩa lưỡi tích hợp, các cánh quạt của động cơ cần được kết nối với đĩa bánh xe thông qua các rãnh và các thiết bị khóa và các thiết bị khóa, nhưng cấu trúc này dần không đáp ứng nhu cầu của động cơ máy bay hiệu suất cao. Đĩa lưỡi tích hợp tích hợp các cánh quạt động cơ và đĩa bánh xe được thiết kế, và giờ đây đã trở thành một cấu trúc bắt buộc phải có cho các động cơ tỷ lệ lực đẩy trên trọng lượng cao. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong các động cơ máy bay quân sự và dân sự và có những lợi thế sau đây.
1.Giảm cân:Vì vành của đĩa bánh xe không cần phải được gia công để lắp lưỡi và rãnh để lắp đặt lưỡi, nên kích thước xuyên tâm của vành có thể giảm đáng kể,do đó làm giảm đáng kể khối lượng của rôto.
2.Giảm số lượng bộ phận:Ngoài thực tế là đĩa bánh xe và lưỡi được tích hợp, việc giảm các thiết bị khóa cũng là một lý do quan trọng. Động cơ máy bay có các yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt về độ tin cậy và cấu trúc cánh quạt đơn giản hóa đóng một vai trò lớn trong việc cải thiện độ tin cậy.
3. Mất luồng không khí:Sự mất mát thoát do khoảng cách trong phương pháp kết nối truyền thống được loại bỏ, hiệu quả của động cơ được cải thiện và lực đẩy được tăng lên.
Blisk, làm giảm trọng lượng và tăng lực đẩy, không phải là một "viên ngọc" dễ dàng để có được. Một mặt, blisk chủ yếu được làm từ các vật liệu khó xử lý như hợp kim titan và hợp kim nhiệt độ cao; Mặt khác, lưỡi của nó mỏng và hình dạng lưỡi rất phức tạp, điều này đặt ra nhu cầu cực kỳ cao đối với công nghệ sản xuất. Ngoài ra, khi lưỡi cánh quạt bị hỏng, chúng không thể được thay thế riêng lẻ, điều này có thể khiến Blisk bị loại bỏ và công nghệ sửa chữa là một vấn đề khác.
Sản xuất Blisks
Hiện tại, có ba công nghệ chính để sản xuất lưỡi tích phân.
Máy phay CNC năm trục
Máy phay CNC năm trục được sử dụng rộng rãi trong sản xuất Blisks do lợi thế của phản ứng nhanh, độ tin cậy cao, tính linh hoạt xử lý tốt và chu kỳ chuẩn bị sản xuất ngắn. Các phương pháp phay chính bao gồm phay bên, xay xát và phay cycloidal. Các yếu tố chính để đảm bảo sự thành công của Blisks bao gồm:
Máy công cụ năm trục có đặc tính động tốt
Phần mềm cam chuyên nghiệp được tối ưu hóa
Các công cụ và kiến thức ứng dụng dành riêng cho chế biến hợp kim hóa hợp/hợp kim cao Titan
Gia công điện hóa
Gia công điện hóa là một phương pháp tuyệt vời để gia công các kênh của các đĩa lưỡi tích hợp của động cơ máy bay. Có một số công nghệ gia công trong gia công điện hóa, bao gồm gia công tay áo điện phân, gia công điện phân đường viền và gia công điện phân CNC.
Vì gia công điện hóa chủ yếu sử dụng tính chất hòa tan kim loại ở cực dương trong chất điện phân, phần cực âm sẽ không bị hỏng khi công nghệ gia công điện hóa được áp dụng và phôi sẽ không bị ảnh hưởng bởi lực cắt, máy bay, v.v.
Ngoài ra, so với phay năm trục, giờ làm việc của gia công điện hóa bị giảm đáng kể và nó có thể được sử dụng trong các giai đoạn gia công thô, bán hoàn thiện và hoàn thiện. Không cần phải đánh bóng thủ công sau khi gia công. Do đó, đây là một trong những hướng phát triển quan trọng của xử lý kênh lưỡi tích phân động cơ máy bay.
Hàn
Các lưỡi dao được xử lý riêng biệt, và sau đó hàn vào đĩa lưỡi dao bằng hàn chùm tia điện tử, hàn ma sát tuyến tính hoặc liên kết khuếch tán trạng thái rắn chân không. Ưu điểm là nó có thể được sử dụng để sản xuất các đĩa lưỡi tích hợp với vật liệu lưỡi và vật liệu đĩa không nhất quán.
Quá trình hàn có yêu cầu cao về chất lượng hàn lưỡi, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ tin cậy của đĩa lưỡi tổng thể của động cơ máy bay. Ngoài ra, do các hình dạng thực tế của các lưỡi được sử dụng trong đĩa lưỡi hàn không nhất quán, nên các vị trí của lưỡi sau khi hàn không nhất quán do giới hạn độ chính xác hàn và công nghệ xử lý thích ứng được yêu cầu để thực hiện phay CNC chính xác được cá nhân hóa cho mỗi lưỡi dao.
Ngoài ra, hàn là một công nghệ rất quan trọng trong việc sửa chữa các lưỡi tích phân. Trong số đó, hàn ma sát tuyến tính, như một công nghệ hàn pha rắn, có chất lượng khớp hàn cao và khả năng tái tạo tốt. Đây là một trong những công nghệ hàn đáng tin cậy và đáng tin cậy hơn để hàn các thành phần động cơ động cơ máy bay tỷ lệ lực đẩy cao trên trọng lượng.
Ứng dụng của Blisk
1. Động cơ máy bay EJ200
Động cơ máy bay EJ200 có tổng số 3- quạt giai đoạn và 5- Máy nén áp suất cao giai đoạn. Lưỡi dao đơn được hàn vào đĩa bánh xe bằng chùm electron để tạo thành một đĩa lưỡi tích hợp, được sử dụng trong quạt giai đoạn 3 và máy nén áp suất cao giai đoạn 1. Đĩa lưỡi tích phân không được hàn cùng với các cánh quạt của các giai đoạn khác để tạo thành một rôto tích phân nhiều giai đoạn, nhưng được kết nối với các bu lông ngắn. Nói chung, đó là trong giai đoạn đầu của việc áp dụng các đĩa lưỡi tích hợp.
2. Động cơ Turbofan F414
Trong động cơ F414 Turbofan, giai đoạn 2 và 3 của quạt giai đoạn 3- và 3 giai đoạn đầu tiên của máy nén áp suất cao giai đoạn 7 sử dụng các lưỡi tích phân, được xử lý bằng các phương pháp điện hóa. GE cũng đã phát triển một phương pháp sửa chữa khả thi. Trên cơ sở này, các lưỡi tích phân của giai đoạn 2 và 3 của quạt được hàn lại với nhau để tạo thành một rôto tích hợp, và giai đoạn 1 và 2 của máy nén cũng được hàn lại với nhau, làm giảm trọng lượng của rôto và cải thiện độ bền của động cơ.
So với EJ200, F414 đã có một bước tiến lớn trong việc áp dụng các lưỡi tích phân.
3. F 119- PW -100
Quạt giai đoạn 3- và 6- Máy nén áp suất cao đều sử dụng các lưỡi tích phân và các cánh quạt giai đoạn 1 đều rỗng. Các lưỡi rỗng được hàn vào đĩa bánh xe thông qua hàn ma sát tuyến tính để tạo thành một lưỡi kiếm tích hợp, giúp giảm trọng lượng của rôto của giai đoạn này xuống 32kg.
4. Động cơ BR715
Trong các động cơ dân sự lớn, đĩa lưỡi tích hợp cũng đã được sử dụng. Động cơ BR715 sử dụng công nghệ phay CNC năm trục để xử lý đĩa lưỡi tích hợp, được sử dụng trên máy nén siêu nạp giai đoạn hai sau quạt, và các đĩa lưỡi tích phân trước và sau được hàn lại với nhau để tạo thành một cánh quạt tích hợp. Nó được sử dụng trên Boeing 717.
