Flygmotorn är flygplanets "hjärta". Motorerna i civila passagerarflygplan fokuserar på säkerhet och tillförlitlighet, medan militära motorer också eftersträvar större dragkraft på denna grund, såväl som den maximala dragkraften när efterbrännaren slås på. Man kan se att den starkaste aktören inom området för flygmotorer måste vara militära flygmotorer, och militära motorer anses vara den mänskliga teknikens höjdpunkt. Länder som är kapabla till FoU, tillverkning och produktion av flygmotorer exporterar i allmänhet inte så lätt sin egen teknik. De exporterar bara färdiga motorer, och vissa behöver till och med skickas tillbaka till ursprungslandet för underhåll. Hur svårt är det att bygga en flygmotor? Svårigheten i dess tillverkning ligger i dess komplexa struktur och höga precisionskrav, som involverar många aspekter som materialval, design, tillverkning, kontrollsystem och rigorösa tester. Låt oss ta en titt på det tillsammans.
Svårt att kopiera och plocka isär
Svårigheten med att tillverka flygmotorer återspeglas först i svårigheten att kopiera och demontera. Utseendet på en bil eller ett flygplan kan kopieras genom omvänd kartläggning. Självfallet är bilar också lätta att kopiera. Det finns också kopior av flygplansutseende, som Tu-160- och B-1B-bomplanen, men motorkopiering är helt enkelt omöjligt utan inblandning av ritningar. Till exempel har motorn i CFM-56-serien, den vanliga motorn som för närvarande används på Boeing 737-passagerarflygplanet, producerat mer än 20,000 enheter från den första driften 1974 till idag. Den används i nästan alla passagerarflygplan med enkelgång som huvudsakligen tillverkas av Boeing och Airbus.
bild
När du demonterar CFM-56 kommer du att upptäcka att motorbladen är täckta med många små lufthål ungefär lika stora som en fingernagel. Utan positioneringsritningar är det omöjligt att kopiera dem. När lufthålen väl är stansade i fel läge kommer det att direkt påverka bladens värmeavledning, och replikens totala prestanda kommer att minska. Genom att förlita sig på den tekniska grunden för CFM -56 har GE utvecklat motorer som kan användas på olika flygplansmodeller, direkt konkurrerande med Pratt & Whitney.
Material är svåra att tillverka
Flygmotorn är faktiskt väldigt enkel. Ta den klassiska CFM-56-motorn som exempel, inklusive en lågtryckskompressor, en niostegs högtryckskompressor, en förstastegs högtrycksturbin, en fyrstegs lågtrycksturbin och en ringformig förbränningskammare i mitten. Dessa strukturer har dock olika arbetstemperatur och tryckmiljöer, vilket gör att materialen som används är olika. Ta turbinblad som exempel. Arbetsmiljön är tusentals grader Celsius, tiotusentals varv per minut, och de är gjorda av en blandning av flera metaller med olika proportioner.
bild
Eftersom bladen nära förbränningskammaren utsätts för högre temperaturer och materialen används för att motstå höga temperaturer, är proportionerna av sällsynta metallelement olika. Om alla samma högtemperaturbeständiga material används blir enhetspriset högt och ekonomin dålig. För kommersiellt drivna civila passagerarflygmotorer är det bäst att vara billigt och lätt att använda.
På samma sätt, förutom turbinblad, är materialen som används i varje motorkomponent också olika. CFM-56-motorturbinen som används av Boeing 737 är gjord av högtemperaturlegering, och vissa andra delar använder kompositmaterial. För närvarande mer populärt är hartsbaserat kompositmaterial. Pratt & Whitneys F-119 externa kanalmottagare använder detta material, som tål temperaturer på 400 grader Celsius, och kostnaden kan också kontrolleras.
bild
Hög bearbetningsprecision
Om du har avancerade material och ritningar betyder det inte att du kan skapa en utmärkt flygmotor, eftersom processtekniken är det sista hindret. Fläkten på en CFM-56-motorflygmotor är bara 1,55 meter i diameter och 2,5 meter lång. Den måste producera 86 kN dragkraft på ett så litet utrymme. Du kan föreställa dig hur komplicerad processtekniken är.
Ur ett litet perspektiv, med de nuvarande vanliga enkristallturbinbladen som ett exempel, kräver precisionsgjutningsprocessen ett fel på 0,1 mm, för att säkerställa att varje blad kan fungera normalt. För att bearbeta olika legeringsmaterial tillsammans måste du behärska bearbetningsförmågan och svetsteknikerna för högtemperaturlegeringar. Samtidigt går motorrotorn och bladen med hög hastighet under drift. Otillräckligt hantverk gör att motorn slits snabbt och har kort livslängd, vilket direkt påverkar ekonomin.
bild
De höga kraven på teknik främjar också effektiviteten av flygmotordrift. Med blad som ett exempel har GE utvecklat ett sömlöst stumfogat blad. Det finns en mjukvara gjord av specialmaterial i den yttre änden av motorbladet, som kan användas när bladet arbetar. Förbinds sömlöst med den yttre ringstrukturen för att förbättra motorns effektivitet. Sådana mjuka material har mycket höga krav på processteknik. De måste inte bara bibehålla stabilitet, utan också vara ekonomiska och kräver lite underhåll. Annars, samtidigt som motorns effektivitet förbättras, kommer det också att öka bördan på markpersonalen, och den ekonomiska prestandan kommer inte att vara uppenbar nog.
För att sammanfatta, ur ett perspektiv av omvänd mätning, material och processteknik, bör flygmotorer sägas vara kronan på industriteknikområdet och en symbol för ett lands vetenskapliga och tekniska styrka.
Baserat på WS-10 "Taihang"-motorn har mitt land självständigt utvecklat WS-20 turbofläktmotor med hög bypass-förhållande och hög dragkraft för både militär och civil användning, som är utrustad med Y -20 strategiska transportflygplan. Vårt land utvecklar också Yangtze-1000en turbofläktmotor med hög bypassförhållande för installation på C-919 civila flygplan, och planerar att montera och producera LEAP-X "Safran"-motorn i världsklass på hemmaplan . Samtidigt utvecklas även nästa generation av avancerade motorer med stort bypassförhållande med en dragkraft på 200 till 400 kN. Dessa projekt tyder alla på att "utblåsnings"-eran för Kinas motorer med stora bypass-förhållande är på väg.
