Quais são os materiais das lâminas de turbinas de motor de aeronaves? Quais são os métodos de resfriamento das lâminas de turbinas?
As lâminas de turbinas são um componente importante da seção da turbina em um motor a gás. As lâminas rotativas de alta velocidade são responsáveis por desenhar ar de alta temperatura e alta pressão para o queimador para manter o trabalho do motor. Em seguida, deixe -me dizer em detalhes quais são os materiais para as lâminas de turbinas do motor da aeronave e quais são os métodos de resfriamento para as lâminas da turbina.
1. Quais são os materiais das lâminas de turbinas do motor de aeronaves?
A. liga de alta temperatura deformada
O desenvolvimento de superalotas forjadas tem uma história de mais de 50 anos. As super-calotas forjadas comumente usadas em motores de aeronaves domésticas são principalmente sistemas de liga CR-NI e sistemas de liga CR-Ni-Co. Para obter detalhes, consulte a Tabela 1. À medida que o conteúdo de alumínio, titânio, tungstênio e molibdênio aumenta nas super -calas, as propriedades do material continuam a melhorar, mas a trabalhabilidade quente diminui; Adicionar o elemento de liga caro cobalto pode melhorar as propriedades gerais do material e melhorar a estabilidade da estrutura de alta temperatura.
B. C (fundos, ele fundou as super -ligas
A estabilidade do rolamento das lâminas de turbinas fundidas aumentou de cerca de 750 ° C na década de 1940 para cerca de 1700 ° C nos anos 90. As super -ligas fundidas para as lâminas são mostradas na Tabela 2.
C. formação superplástica de ligas de titânio
Atualmente, as ligas de titânio mais usadas para lâminas de formação superplásica são Ti6al4V e Ti6al2SN4ZR2MO. Mais materiais de liga de titânio são mostrados na Tabela 3. Embora a aplicação de materiais compósitos tenha uma tendência crescente recentemente, há desvantagens difíceis de resolver nesta fase, como: altos custos de fabricação, não podem ser reciclados e tem um pouco de alto Desempenho de temperatura, portanto, as ligas de titânio ainda são os principais materiais para peças de formação superplástica, como lâminas de motor de aeronaves.
D. compostos intermetálicos
Este é um novo tipo de material que pode substituir completamente as super -calotas. Superlloys formarão uma fase Y quando trabalharem em altas temperaturas. Estudos mostraram que essa fase é a principal razão para a força de alta temperatura, resistência à fluência e resistência a oxidação de alta temperatura do material. Portanto, as pessoas começaram a estudar materiais compostos intermetálicos. Os compostos intermetálicos, cuja densidade é apenas metade da das super-operadores, podem ser usados pelo menos em segmentos de baixa pressão para substituir as super-cicloios.
E. Novos materiais
O motor GE90-115B produzido pela General Motors dos Estados Unidos usa lâminas de polímero de fibra de carbono e bordas da lâmina da liga de titânio. Existem 22 lâminas de turbofan no total, com um único peso de 30 a 50 libras e um peso total de 2000 libras. Ele pode fornecer a melhor relação de empuxo / peso e atualmente é a maior lâmina do motor a jato de aeronave usada em aeronaves Boeing 777.
Quais são os materiais das lâminas de turbinas de motor de aeronaves
2. Quais são os métodos de resfriamento das lâminas de turbinas?
No campo dos motores aero, o resfriamento convectivo, o resfriamento de impacto, o resfriamento de filmes e o resfriamento divergente foram desenvolvidos sucessivamente. O objetivo do resfriamento é aumentar a temperatura antes da turbina para melhorar o desempenho do motor, tornar o campo de temperatura nas lâminas distribuídas uniformemente e reduzir o estresse térmico. .
1. Resfriamento da convecção
O resfriamento convectivo é um dos métodos de resfriamento amplamente utilizados hoje. O ar de resfriamento passa por várias passagens especiais dentro da lâmina e, através dessa convecção, troca calor com a parede interna da lâmina, de modo que a temperatura da lâmina é reduzida para alcançar o efeito de resfriamento e o efeito de resfriamento é 200 ° C a 250 ° C.
2. Tipo de impacto
O resfriamento do impacto é o resfriamento por spray, que usa um ou mais jatos de ar de resfriamento para enfrentar a superfície para ser resfriado para melhorar a capacidade de transferência de calor local e é adequado para melhorar o resfriamento em áreas locais de alta temperatura, como o resfriamento por pulverização na borda principal da borda de A lâmina foi adotada primeiro. Em princípio, o resfriamento do impacto ainda pertence ao resfriamento convectivo.
3. Resfriamento de filme de ar
O ar de resfriamento entra na cavidade interna da lâmina a partir do final da lâmina, e a lâmina de turbina de resfriamento por filme de ar é projetada e fabricada com um grande número de pequenos orifícios. É separado do gás de alta temperatura para obter o objetivo de resfriar as lâminas da turbina.
4. Resfriamento divergente
O resfriamento divergente, também conhecido como resfriamento por suor, é um tipo de tecnologia de resfriamento turbo na qual o ar de resfriamento permeia da cavidade interna da lâmina através de numerosos microporos na parede da lâmina, assim como sudorese.
É uma lâmina oca feita de laminados porosos de alta temperatura, e o ar de resfriamento de alta pressão flui para fora da cavidade interna da lâmina através dos poros densos na parede e flui para a superfície externa da lâmina. Uma camada completa e contínua de isolamento de cavidade é formada entre o gás de alta temperatura e a superfície da lâmina, que pode não apenas separar completamente a superfície da lâmina do gás, mas também absorver parte do calor na superfície da lâmina . Esse método de resfriamento pode tornar o material da lâmina a temperatura está próxima da temperatura do ar de resfriamento. [3]
Os problemas técnicos enfrentados por esse método de resfriamento são que o material poroso é facilmente bloqueado após a oxidação, cada camada precisa ser porosa, os orifícios não são fáceis de alinhar e o processo é complicado.
Para cada aumento de 100 ° C na temperatura antes da turbina, o desempenho do motor aumentará em pelo menos 10% sob a condição de que o tamanho do motor permaneça o mesmo. É por isso que a temperatura antes da turbina se tornar um indicador importante para medirmos a qualidade do motor.
