Was sind die Materialien von Flugzeugmotor -Turbinenklingen? Was sind die Kühlmethoden von Turbinenklingen?

Turbinenblätter sind ein wichtiger Bestandteil des Turbinenabschnitts in einem Gasturbinenmotor. Die Hochgeschwindigkeits-rotierenden Klingen sind dafür verantwortlich, Hochtemperatur- und Hochdruckluft in den Brenner zu ziehen, um die Arbeit des Motors aufrechtzuerhalten. Lassen Sie mich Ihnen als nächstes ausführlich sagen, welche Materialien für die Turbinenklingen des Flugzeugmotors und welche Kühlmethoden für die Turbinenklingen sind.

1. Was sind die Materialien von Flugzeugmotor -Turbinenklingen?
A. Deformierte Hochtemperaturlegierung

Die Entwicklung von Mought Superalloys hat eine Geschichte von mehr als 50 Jahren. Die inländischen Flugzeugmotoren verwendeten Superlegierungen sind hauptsächlich CR-Ni-Legierungssysteme und CR-Ni-Co-Legierungssysteme. Weitere Informationen finden Sie in Tabelle 1., da der Gehalt an Aluminium-, Titan-, Wolfram- und Molybdäner -Superlegierungen die materielle Eigenschaften weiter verbessern, aber die heiße Verarbeitbarkeit nimmt ab. Das Hinzufügen teurer Legierungselemente Cobalt kann die Gesamteigenschaften des Materials verbessern und die Stabilität der Hochtemperaturstruktur verbessern.

B. Superalloys besetzen

Die Lagerstabilität von Gussturbinenschaufeln stieg in den 1940er Jahren in den 1990er Jahren von etwa 750 ° C auf etwa 1700 ° C. Die Guss -Superlegierungen für Klingen sind in Tabelle 2 gezeigt.

C. Superplastische Formung von Titanlegierungen

Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Titanlegierungen für superplastische Formblätter Ti6al4V und Ti6al2SN4ZR2mo. Mehr Titan-Legierungsmaterialien sind in Tabelle 3 gezeigt. Obwohl die Anwendung von Verbundwerkstoffen in letzter Zeit einen wachsenden Trend aufweist, gibt es Nachteile, die zu diesem Zeitpunkt schwer zu lösen sind, wie z. Temperaturleistung, sodass Titanlegierungen immer noch die Hauptmaterialien für überlastende Formteile wie Flugzeugmotorblätter sind.

D. Intermetallische Verbindungen

Dies ist eine neue Art von Material, die Superalloys vollständig ersetzen kann. Superalloys bilden eine Y -Phase, wenn sie bei hohen Temperaturen arbeiten. Studien haben gezeigt, dass diese Phase der Hauptgrund für die hohe Temperaturfestigkeit, die Kriechwiderstand und die hohe Temperaturoxidationsbeständigkeit des Materials ist. Daher begannen die Menschen, intermetallische zusammengesetzte Materialien zu untersuchen. Intermetallische Verbindungen, deren Dichte nur die Hälfte der von Superalloys beträgt, können zumindest in niedrigen Drucksegmenten verwendet werden, um Superlegierungen zu ersetzen.

E. Neue Materialien

Der von General Motors of the USA erzeugte GE90-115B-Motor verwendet Kohlefaser-Polymerblätter und Titanlegierblattkanten. Insgesamt gibt es 22 Turbofan-Klingen mit einem einzigen Gewicht von 30 bis 50 Pfund und einem Gesamtgewicht von 2000 Pfund. Es kann das beste Thrust-zu-Gewicht-Verhältnis bieten und ist derzeit die größte Flugzeugstrahlmotorklinge, die in Boeing 777-Flugzeugen verwendet wird.

Was sind die Materialien von Flugzeugmotor -Turbinenklingen

2. Was sind die Kühlmethoden von Turbinenklingen?
Auf dem Gebiet der Aero-Engines wurden konvektive Kühlung, Aufstiegskühlung, Filmkühlung und divergentes Abkühlen nacheinander entwickelt. Der Zweck der Abkühlung besteht darin, die Temperatur vor der Turbine zu erhöhen, um die Motorleistung zu verbessern, das Temperaturfeld in den Klingen gleichmäßig verteilt zu machen und die thermische Belastung zu verringern. .

1. Konvektionskühlung

Konvektive Kühlung ist eine der heute verwendeten Kühlmethoden. Die Kühlluft führt durch mehrere spezielle Passagen innerhalb der Klinge und tauscht durch diese Konvektion mit der inneren Wand der Klinge Wärme aus C bis 250 ° C.

2. Aufpralltyp

Die Kühlung des Aufpralls ist die Sprühkühlung, bei der ein oder mehrere Kühlluftdüse zur Kühlung zugeschnitten sind, um die lokale Wärmeübertragungskapazität zu verbessern, und für eine verstärkte Kühlung in lokalen Hochtemperaturbereichen wie Sprühkühlung an der Vorderkante geeignet ist Die Klinge wurde zuerst adoptiert. Grundsätzlich gehört die Kühlung des Aufpralls immer noch zur konvektiven Kühlung.

3. Luftfilmkühlung

Die Kühlluft tritt vom Ende der Klinge in den inneren Hohlraum der Klinge ein, und die Luftfilmkühlungsturbinenklinge wird mit einer großen Anzahl kleiner Löcher entworfen und hergestellt. Es ist vom Hochtemperaturgas getrennt, um den Zweck der Kühlung der Turbinenblätter zu erreichen.

4. Divergierende Kühlung

Die unterschiedliche Kühlung, auch als Schweißkühlung bekannt, ist eine Art Turbo -Kühlungstechnologie, bei der die Kühlluft aus dem inneren Hohlraum der Klinge durch zahlreiche Mikroporen an der Mauer der Klinge durchdringt, genau wie das Schwitzen.

Es ist eine hohle Klinge aus porösen Laminaten mit Hochtemperaturlegierungen, und die Hochdruckkühlluft fließt aus der inneren Höhle der Klinge durch die dichten Poren an der Wand und fließt zur äußeren Oberfläche der Klinge. Es wird eine vollständige und kontinuierliche Höhle-Isolationsschicht zwischen dem Hochtemperaturgas und der Oberfläche der Klinge gebildet, die nicht nur die Oberfläche der Klinge vom Gas vollständig trennen kann, sondern auch einen Teil der Wärme auf der Oberfläche der Klinge absorbiert . Diese Kühlmethode kann das Klingenmaterial machen, die Temperatur nahe der Kühllufttemperatur liegt. [3]

Die technischen Probleme dieser Kühlmethode sind, dass das poröse Material nach der Oxidation leicht blockiert wird, jede Schicht porös sein muss, die Löcher nicht leicht ausgerichtet sind und der Prozess kompliziert ist.

Für jeden 100 ° C -Anstieg der Temperatur vor der Turbine steigt die Leistung des Motors unter der Bedingung, dass die Motorgröße gleich bleibt, um mindestens 10%. Aus diesem Grund ist die Temperatur vor der Turbine zu einem wichtigen Indikator für uns geworden, um die Qualität des Motors zu messen.