Aviacijos variklis yra orlaivio „širdis“. Civilinių keleivinių orlaivių varikliai daugiausia dėmesio skiria saugai ir patikimumui, o kariniai varikliai taip pat siekia didesnės traukos, taip pat didžiausios traukos, kai įjungiamas papildomas degiklis. Matyti, kad aviacijos variklių srityje stipriausias žaidėjas turi būti karinės aviacijos varikliai, o kariniai varikliai laikomi žmogaus technologijų viršūne. Šalys, galinčios vykdyti mokslinius tyrimus ir plėtrą, gaminti ir gaminti aviacijos ir kosmoso variklius, paprastai nelengva eksportuoti savo technologijas. Jie eksportuoja tik gatavus variklius, o kai kuriuos netgi reikia išsiųsti atgal į kilmės šalį techninei priežiūrai. Kaip sunku sukurti orlaivio variklį? Jo gamybos sunkumai yra dėl sudėtingos struktūros ir didelio tikslumo reikalavimų, kurie apima daugelį aspektų, tokių kaip medžiagų pasirinkimas, projektavimas, gamyba, valdymo sistema ir griežti bandymai. Pažvelkime į tai kartu.
Sunku kopijuoti ir išardyti
Aviacinių variklių gamybos sunkumai pirmiausia atsispindi kopijavimo ir išmontavimo sunkumuose. Automobilio ar orlaivio išvaizdą galima nukopijuoti naudojant atvirkštinį atvaizdavimą. Nereikia nė sakyti, kad automobilius taip pat lengva kopijuoti. Taip pat yra lėktuvų išvaizdos kopijų, tokių kaip Tu-160 ir B-1B bombonešiai, tačiau kopijuoti su varikliu tiesiog neįmanoma be brėžinių įsikišimo. Pavyzdžiui, CFM-56 serijos variklis, pagrindinis šiuo metu Boeing 737 keleiviniuose lėktuvuose naudojamas variklis, pagamino daugiau nei 20,000 vienetų nuo pirmojo eksploatavimo 1974 m. iki šiandien. Jis naudojamas beveik visuose vieno koridoriaus keleiviniuose orlaiviuose, kuriuos daugiausia gamina „Boeing“ ir „Airbus“.
paveikslėlį
Išmontuodami CFM-56 pastebėsite, kad variklio mentės yra padengtos daugybe mažų, maždaug nago dydžio oro angų. Be padėties nustatymo brėžinių jų nukopijuoti neįmanoma. Kai oro skylės bus pradurtos netinkamoje padėtyje, tai tiesiogiai paveiks ašmenų šilumos išsklaidymą ir sumažės bendras kopijos veikimas. Remdamasi techniniais CFM-56 pagrindais, GE sukūrė variklius, kurie gali būti naudojami įvairiuose orlaivių modeliuose, tiesiogiai konkuruojantys su Pratt & Whitney.
Medžiagas sunku gaminti
Aviacijos variklis iš tikrųjų yra labai paprastas. Paimkite klasikinį CFM{0}} variklį kaip pavyzdį, įskaitant žemo slėgio kompresorių, devynių pakopų aukšto slėgio kompresorių, pirmos pakopos aukšto slėgio turbiną, keturių pakopų žemo slėgio turbiną ir žiedinė degimo kamera viduryje. Tačiau šios konstrukcijos turi skirtingą darbinę temperatūrą ir slėgį, o tai reiškia, kad naudojamos skirtingos medžiagos. Kaip pavyzdį paimkite turbinos mentes. Darbo aplinka yra tūkstančiai laipsnių Celsijaus, dešimtys tūkstančių apsisukimų per minutę, ir jie yra pagaminti iš kelių metalų mišinio su skirtingomis proporcijomis.
paveikslėlį
Kadangi prie degimo kameros esančios mentės yra veikiamos aukštesnės temperatūros, o medžiagos naudojamos aukštai temperatūrai atlaikyti, retų metalų elementų proporcijos skiriasi. Jei bus naudojamos visos tos pačios aukštai temperatūrai atsparios medžiagos, vieneto kaina bus didelė, o ekonomiškumas prastas. Komerciniais tikslais naudojamų civilinių keleivinių orlaivių varikliams geriausia, kad jie būtų pigūs ir lengvai naudojami.
Lygiai taip pat, be turbinų menčių, kiekviename variklio komponente naudojamos medžiagos taip pat skiriasi. Boeing 737 naudojama CFM{0}} variklio turbina pagaminta iš aukštos temperatūros lydinio, o kai kuriose kitose dalyse naudojamos kompozicinės medžiagos. Šiuo metu populiaresnė yra dervos pagrindu pagaminta kompozicinė medžiaga. Pratt & Whitney F-119 išoriniame kanaliniame imtuve naudojama ši medžiaga, kuri gali atlaikyti 400 laipsnių Celsijaus temperatūrą, o kainą taip pat galima kontroliuoti.
paveikslėlį
Didelis apdorojimo tikslumas
Jei turite pažangių medžiagų ir brėžinių, tai nereiškia, kad galite sukurti puikų aviacinį variklį, nes apdorojimo technologija yra paskutinė kliūtis. CFM{0}} variklio aerovariklio ventiliatorius yra tik 1,55 metro skersmens ir 2,5 metro ilgio. Tokioje mažoje erdvėje jis turi sukurti 86 kN trauką. Galite įsivaizduoti, kokia sudėtinga yra apdorojimo technologija.
Žvelgiant iš mažos perspektyvos, kaip pavyzdį imant dabartines pagrindines vienakristalinės turbinos mentes, tikslaus liejimo procese reikalinga 0,1 mm paklaida, kad būtų užtikrinta, jog kiekviena mentė galėtų normaliai veikti. Norint kartu apdoroti įvairias lydinio medžiagas, reikia įvaldyti aukštos temperatūros lydinių apdorojimo įgūdžius ir suvirinimo būdus. Tuo pačiu metu variklio rotorius ir peiliai veikia dideliu greičiu. Nepakankamas meistriškumas reiškia, kad variklis greitai susidėvi ir turi trumpą tarnavimo laiką, o tai tiesiogiai veikia ekonomiškumą.
paveikslėlį
Aukšti technologijų reikalavimai taip pat skatina aviacinių variklių darbo efektyvumą. Pavyzdžiui, GE sukūrė besiūlius, užpakalinėmis jungtimis sujungtus peiliukus. Variklio mentės išoriniame gale yra iš specialios medžiagos pagaminta programinė įranga, kurią galima naudoti, kai ašmenys veikia. Sklandžiai susijungia su išorinio žiedo struktūra, kad pagerintų variklio efektyvumą. Tokios minkštos medžiagos apdirbimo technologijai kelia labai aukštus reikalavimus. Jie turi ne tik išlaikyti stabilumą, bet ir būti ekonomiški bei nereikalauti mažai priežiūros. Priešingu atveju, gerindamas variklio efektyvumą, tai padidins ir antžeminio personalo naštą, o ekonominiai rodikliai nebus pakankamai akivaizdūs.
Apibendrinant galima teigti, kad iš atvirkštinės geodezijos, medžiagų ir apdirbimo technologijų perspektyvos aviaciniai varikliai yra pramonės inžinerijos srities karūna ir šalies mokslinės bei technologinės stiprybės simbolis.
Remiantis WS-10 „Taihang“ varikliu, mano šalis nepriklausomai sukūrė WS-20 didelio apėjimo santykio, didelės traukos turboventiliatoriaus variklį, skirtą tiek kariniam, tiek civiliniam naudojimui, kuriame įrengtas Y. -20 strateginis transporto lėktuvas. Mūsų šalis taip pat kuria Jangdzės{6}}turboventiliatoriaus variklį su dideliu apėjimo koeficientu, skirtą montuoti C-919 civiliniame orlaivyje, ir planuoja surinkti ir gaminti pasaulinio lygio LEAP-X "Safran" variklį šalyje. . Tuo pačiu metu taip pat kuriami naujos kartos pažangūs didelio apėjimo santykio varikliai, kurių trauka nuo 200 iki 400 kN. Visi šie projektai rodo, kad artėja Kinijos didelių apėjimo santykio variklių „išpūtimo“ era.
