Каковы материалы лезвий турбин авиационного двигателя? Каковы методы охлаждения турбинных лезвий?

Турбинные лезвия являются важным компонентом турбинной секции в газовом турбинном двигателе. Высокоскоростные вращающиеся лезвия отвечают за привлечение высокотемпературного и высокого воздуха в горелку для поддержания работы двигателя. Далее, позвольте мне подробно рассказать вам, какие материалы для лопастей турбины авиационного двигателя и каковы методы охлаждения для лопастей турбины.

1. Каковы материалы лезвий турбин авиационного двигателя?
A. Деформированный сплав с высокой температурой

Развитие кованых суперсплавов имеет историю более 50 лет. Кованые суперсплавы, обычно используемые в отечественных авиационных двигателях, в основном являются сплавными системами Cr-Ni и сплавными системами Cr-Ni-Co. Для получения подробной информации обратитесь к таблице 1. По мере увеличения содержания алюминия, титана, вольфрама и молибдена в суперсплаве, свойства материала продолжают улучшаться, но горячая работоспособность уменьшается; Добавление дорогостоящего легирующего элемента может улучшить общие свойства материала и улучшить стабильность высокотемпературной структуры.

Б. бросает суперсплавы

Стабильность подшипника литых турбинных лопастей увеличилась с 750 ° C в 1940 -х годах до примерно 1700 ° C в 1990 -х годах. Спектеры сорта для лезвий показаны в таблице 2.

C. Суперпластическое формирование титановых сплавов

В настоящее время наиболее часто используемыми титановыми сплавами для суперпластических формирующих лезвий являются TI6AL4V и TI6AL2SN4ZR2MO. Больше материалов титановых сплавов показано в Таблице 3. Хотя применение композитных материалов в последнее время имеет растущую тенденцию, на этом этапе трудно решить недостатки, такие как: высокие производственные затраты, нельзя переработать и у него есть плохой высокий Температурные характеристики, поэтому титановые сплавы по -прежнему являются основными материалами для суперпластических формирующих деталей, таких как лезвия двигателей самолета.

D. Интерметаллические соединения

Это новый тип материала, который может полностью заменить суперсплавы. Суперплавление сформируют фазу Y, когда они работают при высоких температурах. Исследования показали, что эта фаза является основной причиной высокой прочности температуры, сопротивления ползучести и высокой температурной устойчивости материала. Поэтому люди начали изучать интерметаллические составные материалы. Интерметаллические соединения, плотность которых составляет лишь половину плоды суперсплавов, могут использоваться, по крайней мере, в сегментах низкого давления для замены суперсплавов.

E. Новые материалы

Двигатель GE90-115B, произведенный General Motors Соединенных Штатов, использует углеродные полимерные лопасти и края лезвий титанового сплава. Всего есть 22 турбовантованных лезвия: один вес 30-50 фунтов и общий вес 2000 фунтов. Он может обеспечить наилучшее соотношение тяги к весу и в настоящее время является крупнейшим лезвием реактивного двигателя самолета, используемым в самолетах Boeing 777.

Каковы материалы лезвий турбин авиационного двигателя

2. Каковы методы охлаждения турбинных лезвий?
В области аэро-инжининов, конвективное охлаждение, охлаждение импляции, охлаждение пленки и дивергентное охлаждение были разработаны последовательно. Целью охлаждения является повышение температуры до турбины для повышения производительности двигателя, сделать температурное поле в лезвиях равномерно распределенным и уменьшить тепловое напряжение. Анкет

1. Конвекционное охлаждение

Конвективное охлаждение - один из методов охлаждения, широко используемых сегодня. Охлаждающий воздух проходит через несколько специальных отрывков внутри лезвия, и через эту конвекцию он обменивается тепло с внутренней стенкой лезвия, так что температура лезвия снижается для достижения эффекта охлаждения, а эффект охлаждения составляет 200 ° C до 250 ° C.

2. Тип удара

Охлаждение с надбиванием - это охлаждение распыления, которое использует один или несколько охлаждающих воздушных струй, чтобы обратиться к поверхности для охлаждения, чтобы повысить локальную способность теплопередачи, и подходит для улучшения охлаждения в местных высокотемпературных областях, таких как распыление на переднем крае Клинок был принят первым. В принципе, охлаждение поражения все еще принадлежит конвективному охлаждению.

3. Охлаждение воздушной пленки

Охлаждающий воздух попадает во внутреннюю полость лезвия с конца лезвия, а лезвие с охлаждением воздушной пленки разработано и изготовлено с большим количеством небольших отверстий. Он отделен от высокотемпературного газа для достижения цели охлаждения турбинных лопастей.

4. Дивергентное охлаждение

Дивергентное охлаждение, также известное как охлаждение пота, представляет собой тип турбо -охлаждения, в которой охлаждающий воздух проникает из внутренней полости лезвия через многочисленные микропоры на стене лезвия, как пот.

Это полное лезвие, изготовленное из высокотемпературных сплавных пористых ламинатов, а охлаждающий воздух высокого давления вытекает из внутренней полости лезвия через плотные поры на стене и течет на внешнюю поверхность лезвия. Полный и непрерывная изоляционная изоляционная слой образуется между высокотемпературным газом и поверхностью лезвия, которая может не только полностью отделить поверхность лезвия от газа, но и поглощать часть тепла на поверхности лезвия Анкет Этот метод охлаждения может сделать материал лезвия. Температура близка к температуре охлаждающего воздуха. [3]

Технические проблемы, с которыми сталкивается этот метод охлаждения, заключаются в том, что пористый материал легко блокируется после окисления, каждый слой должен быть пористым, отверстия нелегко выровнять, а процесс сложный.

На каждые 100 ° C повышение температуры до турбины производительность двигателя будет увеличиваться как минимум на 10% при условии, что размер двигателя остается прежним. Вот почему температура перед турбиной стала для нас важным показателем для измерения качества двигателя.