إن موضوع "التوربين" معقد بقدر ما هو واسع النطاق. لذلك ، بالطبع ، ليس من الضروري التحدث عن الكشف الكامل عنها. دعونا نتعامل ، كما هو الحال دائمًا ، مع "التعارف العام" و "اللحظات الممتعة المنفصلة" ...

في الوقت نفسه ، فإن تاريخ توربينات الطيران قصير جدًا مقارنة بتاريخ التوربينات بشكل عام. هذا يعني أنه لا يمكن الاستغناء عن بعض الاستطراد النظري والتاريخي ، والذي لا ينطبق محتواه في الغالب على الطيران ، ولكنه أساس قصة حول استخدام التوربينات الغازية في محركات الطائرات.

عن الطنين والدمدمة ...

لنبدأ إلى حد ما بشكل غير تقليدي ونتذكر "". هذه عبارة شائعة إلى حد ما يستخدمها عادةً المؤلفون عديمي الخبرة في وسائل الإعلام عند وصف تشغيل الطائرات القوية. هنا يمكنك أيضًا إضافة "هدير ، صافرة" وغيرها من التعريفات الصاخبة لجميع "توربينات الطائرات" نفسها.

كلمات مألوفة جدا للكثيرين. ومع ذلك ، يدرك الأشخاص الذين يفهمون جيدًا أن كل هذه الصفات "الصوتية" غالبًا ما تميز تشغيل المحركات النفاثة ككل أو أجزائها ، والتي لها علاقة قليلة جدًا بالتوربينات على هذا النحو (باستثناء ، بالطبع ، التأثير المتبادل أثناء عملهم المشترك). في الدورة العامة للمحرك النفاث).

علاوة على ذلك ، في المحرك التوربيني النفاث (مثل هذا هو موضوع المراجعات الرائعة) ، كمحرك رد فعل مباشر يخلق قوة دفع باستخدام تفاعل نفاثة غازية ، فإن التوربين هو مجرد جزء منه ويرتبط بشكل غير مباشر بـ " هدير طافوا ".

وفي تلك المحركات التي تلعب فيها ، مثل العقدة ، دورًا مهيمنًا بطريقة ما (هذه محركات تفاعل غير مباشرة ، ولا يُطلق عليها عبثًا التوربينات الغازية) ، لم يعد هناك مثل هذا الصوت المثير للإعجاب ، أو تم إنشاؤه بواسطة أجزاء مختلفة تمامًا من محطة توليد الطاقة بالطائرة ، على سبيل المثال ، المروحة.

هذا هو ، لا الدمدمة ولا الزئير ، على هذا النحو ، ل توربينات الطيرانلا تنطبق حقا. ومع ذلك ، على الرغم من عدم فعالية الصوت هذه ، فهي وحدة معقدة ومهمة جدًا لمحرك نفاث نفاث حديث (GTE) ، وغالبًا ما تحدد خصائصه التشغيلية الرئيسية. لا يوجد محرك توربيني غازي واحد ، بحكم التعريف ، يمكنه الاستغناء عن التوربينات.

لذلك ، فإن المحادثة ، بالطبع ، لا تتعلق بالأصوات المثيرة للإعجاب والاستخدام غير الصحيح لتعريفات اللغة الروسية ، بل تدور حول وحدة مثيرة للاهتمام وعلاقتها بالطيران ، على الرغم من أن هذا بعيد كل البعد عن المجال الوحيد للتعارف. طلب. كجهاز تقني ، ظهر التوربين قبل وقت طويل من ظهور مفهوم "الطائرة" (أو الطائرة) ، وحتى أكثر من ذلك محرك التوربينات الغازيةله.

التاريخ + بعض النظريات ...

وحتى لفترة طويلة جدًا. منذ اختراع الآليات التي تحول طاقة قوى الطبيعة إلى عمل مفيد. أبسط في هذا الصدد ، وبالتالي واحد من أول من ظهر هو ما يسمى محركات دوارة.

هذا التعريف نفسه ، بالطبع ، ظهر فقط في أيامنا هذه. ومع ذلك ، فإن معناه يحدد فقط بساطة المحرك. يتم تحويل الطاقة الطبيعية مباشرة ، بدون أي أجهزة وسيطة ، إلى القوة الميكانيكية للحركة الدورانية لعنصر الطاقة الرئيسي لمثل هذا المحرك - العمود.

عنفة- ممثل نموذجي للمحرك الدوار. بالنظر إلى المستقبل ، يمكننا القول ، على سبيل المثال ، في محرك الاحتراق الداخلي (ICE) ، أن العنصر الرئيسي هو المكبس. إنها تقوم بحركة ترددية ، ومن أجل الحصول على دوران عمود الخرج ، من الضروري وجود آلية كرنك إضافية ، مما يعقد الهيكل بشكل طبيعي ويجعله أثقل. التوربينات في هذا الصدد أكثر ربحية.

بالنسبة لمحرك الاحتراق الداخلي من النوع الدوار ، كمحرك حراري ، والذي ، بالمناسبة ، محرك نفاث ، يتم استخدام اسم "دوار" عادةً.

عجلة التوربينات لمطحنة المياه

من أشهر وأقدم استخدامات التوربينات المطاحن الميكانيكية الكبيرة التي استخدمها الإنسان منذ زمن بعيد لتلبية الاحتياجات المنزلية المختلفة (ليس فقط لطحن الحبوب). يتم التعامل معهم على أنهم ماء، و طواحين الهواءالآليات.

على مدى فترة طويلة التاريخ القديم(الإشارات الأولى من حوالي القرن الثاني قبل الميلاد) وتاريخ العصور الوسطى ، كانت هذه في الواقع الآليات الوحيدة التي استخدمها الإنسان لأغراض عملية. تألفت إمكانية تطبيقها ، على الرغم من بدائية الظروف التقنية ، في بساطة تحويل طاقة مائع العمل المستخدم (ماء ، هواء).

الطاحونة الهوائية هي مثال على عجلة التوربينات.

في هذه ، في الواقع ، المحركات الدوارة الحقيقية ، يتم تحويل طاقة تدفق الماء أو الهواء إلى طاقة عمود الدوران ، وفي النهاية ، عمل مفيد. يحدث هذا عندما يتفاعل التدفق مع أسطح العمل ، وهي شفرات عجلة المياهأو أجنحة طاحونة. كلاهما ، في الواقع ، هو النموذج الأولي للشفرات الحديثة آلات النصل، والتي تستخدم حاليًا توربينات (وبالمناسبة ، ضواغط).

يُعرف نوع آخر من التوربينات ، وقد تم توثيقه لأول مرة (على ما يبدو) من قبل العالم اليوناني القديم ، والميكانيكي ، وعالم الرياضيات ، وعالم الطبيعة هيرون الإسكندرية ( مالك الحزين هو الكسندر ،1 القرن الثامن الميلادي) في أطروحته الهوائية. تم استدعاء الاختراع الذي وصفه أيوليبيل ، والتي تعني باليونانية "كرة إيول" (إله الريح ، Αἴολος - إيول (يوناني) ، بيلا-كرة (لات.)).

أيوليبيل مالك الحزين.

في ذلك ، تم تجهيز الكرة بفتحتين ذات أنابيب متعاكسة. خرج البخار من الفتحات التي دخلت الكرة من خلال أنابيب من غلاية موجودة بالأسفل وبالتالي أجبرت الكرة على الدوران. العمل واضح من الشكل. كان يسمى التوربين المقلوب ، الذي يدور إلى الجانب ، الجانب المعاكسمنفذ البخار. التوربيناتمن هذا النوع له اسم خاص - تفاعلي (مزيد من التفاصيل - أدناه).

من المثير للاهتمام أن هيرون نفسه لم يتخيل ما هو الجسم العامل في سيارته. في تلك الحقبة ، تم التعرف على البخار مع الهواء ، حتى أن الاسم يشهد على ذلك ، لأن إيول تسيطر على الرياح ، أي الهواء.

كان Eolipil ، بشكل عام ، كامل الأهلية محرك حراري، والتي حولت طاقة الوقود المحترق إلى طاقة ميكانيكية للدوران على العمود. ربما كان من أوائل المحركات الحرارية في التاريخ. صحيح أن فائدته لا تزال "غير كاملة" ، لأن الاختراع لم يؤدِ عملاً مفيدًا.

كان Eolipil ، من بين الآليات الأخرى المعروفة في ذلك الوقت ، جزءًا مما يسمى "مسرح الأوتوماتون" ، والذي كان شائعًا للغاية في القرون اللاحقة ، وكان في الواقع مجرد لعبة مثيرة للاهتمام بمستقبل غير مفهوم.

منذ لحظة إنشائها وبشكل عام من العصر الذي استخدم فيه الناس في آلياتهم الأولى فقط قوى الطبيعة "التي تعبر بوضوح عن أنفسهم" (قوة الرياح أو جاذبية الماء المتساقط) حتى بدء الاستخدام الواثق للطاقة الحرارية للوقود في محركات حرارية تم إنشاؤها حديثًا ، مرت أكثر من مائة عام.

كانت أولى هذه الوحدات هي المحركات البخارية. تم اختراع وبناء نماذج عمل حقيقية في إنجلترا فقط في نهاية القرن السابع عشر واستخدمت لضخ المياه من مناجم الفحم. في وقت لاحق ، ظهرت محركات بخارية بآلية مكبس.

في المستقبل ، مع تطور المعرفة التقنية ، ظهرت محركات الاحتراق الداخلي المكبسية ذات التصميمات المختلفة والآليات الأكثر تقدمًا والأكثر كفاءة على المسرح. لقد استخدموا بالفعل الغاز (منتجات الاحتراق) كسائل عامل ولم يحتاجوا إلى غلايات بخار ضخمة لتسخينه.

التوربيناتكمكونات رئيسية للمحركات الحرارية ، مرت أيضًا بمسار مماثل في تطورها. وعلى الرغم من وجود إشارات منفصلة لبعض الحالات في التاريخ ، إلا أنها تستحق الاهتمام ، وعلاوة على ذلك ، فإن الوحدات الموثقة ، بما في ذلك الوحدات المسجلة ببراءة اختراع ، لم تظهر إلا في النصف الثاني من القرن التاسع عشر.

بدأ كل شيء مع زوجين ...

كان مع استخدام سائل العمل هذا كله تقريبًا المبادئ الأساسيةأجهزة التوربينات (يشار إليها فيما يلي أيضًا بالتوربينات الغازية) ، كجزء مهم من المحرك الحراري.

براءة اختراع التوربينات النفاثة من قبل لافال.

ومن السمات المميزة في هذا الصدد تطور المهندس والمخترع السويدي الموهوب جوستاف دي لافال(كارل جوستاف باتريك دي لافال). ارتبط بحثه في ذلك الوقت بفكرة تطوير فاصل حليب جديد مع زيادة سرعة القيادة ، مما جعل من الممكن زيادة الإنتاجية بشكل كبير.

لم يكن من الممكن الحصول على سرعة دوران عالية (الثورات) باستخدام المحرك البخاري الترددي التقليدي بالفعل (على الرغم من وجوده الوحيد) بسبب القصور الذاتي الكبير للعنصر الأكثر أهمية - المكبس. إدراكًا لذلك ، قرر لافال أن يحاول التخلي عن استخدام المكبس.

يقال أن الفكرة نفسها خطرت عليه أثناء مراقبة عمل الرمل. في عام 1883 حصل على براءة اختراعه الأولى (براءة الاختراع الإنجليزية رقم 1622) في هذا المجال. الجهاز الحاصل على براءة اختراع كان يسمى " توربينات تعمل بالبخار والماء».

كان عبارة عن أنبوب على شكل حرف S ، وفي نهايته صنعت فوهات مستدقة. تم تركيب الأنبوب على عمود مجوف يتم من خلاله توفير البخار للفوهات. من حيث المبدأ ، لم يختلف كل هذا بأي حال من الأحوال عن eolipil of Heron of Alexandria.

عمل الجهاز المصنّع بشكل موثوق تمامًا مع الثورات العالية للتكنولوجيا في ذلك الوقت - 42000 دورة في الدقيقة. وصلت سرعة الدوران إلى 200 م / ث. ولكن مع هذه المعلمات الجيدة عنفةكانت كفاءة منخفضة للغاية. ولم تؤد محاولات زيادتها بالحالة الفنية القائمة إلى أي شيء. لماذا حصل هذا؟

——————-

القليل من النظرية ... المزيد عن الميزات ....

يميز عامل الكفاءة المذكور (بالنسبة لتوربينات الطائرات الحديثة ، هذا ما يسمى بعامل القدرة أو عامل الكفاءة الفعال) كفاءة استخدام الطاقة المستهلكة (المتاحة) لدفع عمود التوربين. وهذا هو ، أي جزء من هذه الطاقة تم إنفاقه بشكل مفيد على دوران العمود ، وماذا " نزل عبر الأنبوب».

لقد أقلعت للتو. بالنسبة لنوع التوربين الموصوف ، والذي يسمى رد الفعل ، فإن هذا التعبير صحيح تمامًا. يستقبل مثل هذا الجهاز حركة دورانية على العمود تحت تأثير قوة رد فعل نفاث الغاز الخارج (أو في هذه القضيةزوج).

التوربين ، كآلة توسع ديناميكي ، على عكس الآلات الحجمية (الآلات الترددية) ، لا يتطلب تشغيله ضغط وتسخين مائع العمل (الغاز والبخار) فحسب ، بل يتطلب أيضًا تسريعه. هنا ، يحدث التمدد (زيادة في الحجم المحدد) وانخفاض الضغط بسبب التسارع ، ولا سيما في الفوهة. في محرك المكبس ، يرجع ذلك إلى زيادة حجم حجرة الأسطوانة.

ونتيجة لذلك ، فإن هذه الطاقة الكامنة الكبيرة لسائل العمل ، والتي تكونت نتيجة لتزويده بالطاقة الحرارية للوقود المحترق ، تتحول إلى طاقة حركية (مطروحًا منها خسائر مختلفة ، بالطبع). والحركية (في التوربينات النفاثة) من خلال قوى التفاعل - إلى العمل الميكانيكي على العمود.

وهذا عن مدى اكتماله الطاقة الحركيةيدخل ميكانيكيًا في هذه الحالة ويخبرنا بالكفاءة. كلما زاد ارتفاعها ، قلت الطاقة الحركية التي يخرج منها التدفق من الفوهة بيئة. هذه الطاقة المتبقية تسمى " الخسارة مع سرعة الإخراج"، وهو يتناسب طرديًا مع مربع سرعة التيار الخارج (ربما يتذكر الجميع mС 2/2).

مبدأ تشغيل التوربينات النفاثة.

نحن هنا نتحدث عن ما يسمى بالسرعة المطلقة C. بعد كل شيء ، فإن التدفق الخارج ، وبشكل أكثر دقة ، كل جزيء من جسيماته ، يشارك في حركة معقدة: مستقيم زائد دوراني. وبالتالي ، فإن السرعة المطلقة C (بالنسبة إلى نظام الإحداثيات الثابتة) تساوي مجموع سرعة دوران التوربين U وسرعة التدفق النسبية W (السرعة بالنسبة إلى الفوهة). المجموع بالطبع متجه ، كما هو موضح في الشكل.

عجلة سيغنر.

الحد الأدنى من الخسائر (وأقصى قدر من الكفاءة) يتوافق مع الحد الأدنى للسرعة C ، من الناحية المثالية ، يجب أن تكون مساوية للصفر. وهذا ممكن فقط إذا كانت W و U متساويتين (يمكن رؤيتها من الشكل). السرعة المحيطية (U) في هذه الحالة تسمى أفضل.

سيكون من السهل ضمان هذه المساواة في التوربينات الهيدروليكية (مثل عجلة سيغنر) ، نظرًا لأن معدل تدفق السوائل من الفتحات بالنسبة لهم (على غرار السرعة W) منخفض نسبيًا.

لكن نفس السرعة W للغاز أو البخار أكبر بكثير بسبب الاختلاف الكبير في كثافة السائل والغاز. لذلك ، عند ضغط منخفض نسبيًا يبلغ 5 أجهزة ضغط جوي فقط. يمكن أن يعطي التوربين الهيدروليكي سرعة عادم تبلغ 31 م / ث فقط ، وتوربين بخاري 455 م / ث. وهذا يعني أنه حتى عند الضغط المنخفض بدرجة كافية (فقط 5 ضغط جوي) ، يجب أن يكون لتوربينات لافال النفاثة ، لأسباب تتعلق بكفاءة عالية ، سرعة محيطية تزيد عن 450 م / ث.

بالنسبة لمستوى التطور التكنولوجي آنذاك ، كان هذا ببساطة مستحيلًا. كان من المستحيل عمل تصميم موثوق به بمثل هذه المعلمات. لتقليل السرعة المحيطية المثلى عن طريق تقليل النسبي (W) أيضًا لم يكن منطقيًا ، حيث لا يمكن القيام بذلك إلا عن طريق تقليل درجة الحرارة والضغط ، وبالتالي الكفاءة الإجمالية.

توربين لافال النشط ...

لم تستسلم توربينات لافال النفاثة لمزيد من التحسين. على الرغم من المحاولات ، توقفت الأمور. ثم اتخذ المهندس مسارًا مختلفًا. في عام 1889 ، حصل على براءة اختراع لنوع مختلف من التوربينات ، والذي حصل لاحقًا على الاسم النشط. في الخارج (باللغة الإنجليزية) تحمل الاسم الآن التوربينات الدافعة، وهذا هو الاندفاع.

يتكون الجهاز المطالب به في براءة الاختراع من واحد أو أكثر من الفوهات الثابتة التي تزود البخار إلى شفرات على شكل دلو مثبتة على حافة عجلة توربينية متحركة (أو قرص).

توربينات بخارية نشطة أحادية المرحلة حاصلة على براءة اختراع من لافال.

عملية العمل في مثل هذا التوربينات هي كما يلي. يتسارع البخار في الفتحات مع زيادة الطاقة الحركية وانخفاض الضغط ويسقط على ريش الدوار في الجزء المقعر منها. نتيجة للتأثير على شفرات المكره ، تبدأ في الدوران. وإلا يمكنك القول أن الدوران يحدث بسبب الحركة الاندفاعية للطائرة. ومن هنا الاسم الانكليزي دفعةعنفة.

في الوقت نفسه ، في القنوات البينية ، التي لها مقطع عرضي ثابت عمليًا ، لا يغير التدفق سرعته (W) وضغطه ، ولكنه يغير الاتجاه ، أي أنه يدور بزوايا كبيرة (حتى 180 درجة). أي لدينا عند الخروج من الفوهة وعند مدخل القناة البينية: السرعة المطلقة C 1 ، النسبية W 1 ، السرعة المحيطية U.

عند الإخراج ، على التوالي ، C 2 ، W 2 ، ونفس U. في هذه الحالة ، W 1 \ u003d W 2 ، C 2< С 1 – из-за того, что часть кинетической энергии входящего потока превращается в механическую на валу турбины (импульсное воздействие) и абсолютная скорость падает.

من حيث المبدأ ، تظهر هذه العملية في شكل مبسط. أيضًا ، لتبسيط شرح العملية ، يُفترض هنا أن متجهات السرعة المطلقة والمحيطية متوازيتان عمليًا ، ويغير التدفق الاتجاه في المكره بمقدار 180 درجة.

تدفق البخار (الغاز) في مرحلة التوربينات النشطة.

إذا أخذنا في الاعتبار السرعات من حيث القيمة المطلقة ، فيمكن ملاحظة أن W 1 \ u003d C 1 - U ، و C 2 \ u003d W 2 - U. وهكذا ، بناءً على ما سبق ، للوضع الأمثل ، عندما تأخذ الكفاءة على القيم القصوى ، والخسائر من سرعة الإخراج تميل إلى الحد الأدنى (أي C 2 = 0) لدينا C 1 = 2U أو U = C 1/2.

نحصل على ذلك من أجل التوربينات النشطة السرعة المحيطية المثلىنصف سرعة التدفق الخارج من الفوهة ، أي أن مثل هذا التوربين هو نصف محمّل مثل التوربينات النفاثة ، ويتم تسهيل مهمة الحصول على كفاءة أعلى.

لذلك ، في المستقبل ، واصل لافال تطوير هذا النوع من التوربينات. ومع ذلك ، على الرغم من الانخفاض في السرعة المحيطية المطلوبة ، إلا أنها ظلت كبيرة بما يكفي ، مما استلزم نفس أحمال الطرد المركزي والاهتزازات الكبيرة.

مبدأ تشغيل التوربينات النشطة.

وقد نتج عن ذلك مشاكل هيكلية وقوة ، بالإضافة إلى مشاكل إزالة الاختلالات التي تم حلها في كثير من الأحيان بصعوبة كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، كانت هناك عوامل أخرى لم يتم حلها وغير قابلة للحل في ظروف ذلك الوقت ، مما قلل في النهاية من كفاءة هذا التوربين.

وشملت هذه ، على سبيل المثال ، النقص في الديناميكا الهوائية للشفرات ، مما تسبب في زيادة الخسائر الهيدروليكية، وكذلك التأثير النابض لنفاثات البخار الفردية. في الواقع ، يمكن أن يكون عدد قليل من الشفرات أو حتى نصل واحد نشطًا حيث تدرك حركة هذه النفاثات (أو النفاثات) في نفس الوقت. تحرك الباقي في نفس الوقت بلا حركة ، مما خلق مقاومة إضافية (في جو بخار).

مثل التوربيناتلم تكن هناك طريقة لزيادة الطاقة بسبب زيادة درجة الحرارة وضغط البخار ، لأن هذا من شأنه أن يؤدي إلى زيادة السرعة المحيطية ، وهو أمر غير مقبول على الإطلاق بسبب نفس مشاكل التصميم.

بالإضافة إلى ذلك ، كانت الزيادة في الطاقة (مع زيادة السرعة المحيطية) غير مناسبة لسبب آخر. كان مستهلكو الطاقة في التوربينات من الأجهزة منخفضة السرعة مقارنةً بها (تم التخطيط لمولدات كهربائية لهذا الغرض). لذلك ، كان على لافال تطوير علب تروس خاصة للتوصيل الحركي لعمود التوربين بعمود المستهلك.

نسبة كتل وأبعاد توربين لافال النشط وعلبة التروس إليها.

نظرًا للاختلاف الكبير في سرعة هذه الأعمدة ، كانت علب التروس ضخمة جدًا وغالبًا ما تجاوزت التوربين نفسه في الحجم والوزن. ستؤدي زيادة قوتها إلى زيادة أكبر في حجم هذه الأجهزة.

في النهاية توربين لافال النشطكانت وحدة منخفضة الطاقة نسبيًا (عينات عمل تصل إلى 350 حصانًا) ، علاوة على ذلك ، باهظة الثمن (بسبب مجموعة كبيرة من التحسينات) ، ومكتملة بعلبة تروس ، كانت أيضًا ضخمة جدًا. كل هذا جعل التطبيق الجماهيري غير تنافسي ومستبعد.

هناك حقيقة غريبة وهي أن المبدأ البناء لتوربين لافال النشط لم يخترعه في الواقع. حتى قبل 250 عامًا من ظهور دراسته في روما عام 1629 ، نُشر كتاب للمهندس والمهندس الإيطالي جيوفاني برانكا بعنوان "الآلات".

في ذلك ، من بين آليات أخرى ، تم وضع وصف لـ "عجلة البخار" ، يحتوي على جميع المكونات الرئيسية التي بناها Laval: غلاية بخار ، وأنبوب إمداد بخار (فوهة) ، ومكره توربيني نشط ، وحتى علبة تروس. وهكذا ، قبل لافال بوقت طويل ، كانت كل هذه العناصر معروفة بالفعل ، وكانت ميزته تكمن في حقيقة أنه جعلهم جميعًا يعملون معًا حقًا ويتعاملون مع قضايا معقدة للغاية تتعلق بتحسين الآلية ككل.

توربين بخاري نشط جيوفاني برانكا.

ومن المثير للاهتمام ، أنها واحدة من أكثر الميزات المعروفةكان التوربين الخاص به هو تصميم الفوهة (تم ذكرها بشكل منفصل في نفس براءة الاختراع) ، والتي تزود البخار بالشفرات الدوارة. هنا ، أصبحت فوهة من فوهة عادية مستدقة ، كما كانت في التوربينات النفاثة تضييق - توسع. في وقت لاحق ، أصبح هذا النوع من الفوهات يسمى فوهات لافال. إنها تجعل من الممكن تسريع تدفق الغاز (البخار) إلى سرعة تفوق سرعة الصوت مع خسائر صغيرة بما فيه الكفاية. عنهم .

في هذا الطريق، المشكلة الرئيسية، التي حارب بها لافال ، وتطوير توربيناته ، والتي لم يستطع تحملها ، كانت سرعة محيطية عالية. ومع ذلك ، فقد تم بالفعل اقتراح حل فعال إلى حد ما لهذه المشكلة وحتى ، والغريب ، من قبل لافال نفسه.

متعدد المراحل….

في نفس العام (1889) ، عندما تم تسجيل براءة اختراع التوربين النشط الموصوف أعلاه ، قام مهندس بتطوير توربين نشط مع صفين متوازيين من ريش الدوار مثبتة على دافع واحد (قرص). كان هذا ما يسمى ب التوربينات ذات المرحلتين.

تم توفير البخار لشفرات العمل ، كما هو الحال في المرحلة الواحدة ، من خلال الفوهة. بين صفين من ريش الدوار ، تم تركيب صف من الشفرات الثابتة ، والتي أعادت توجيه التدفق تاركًا ريش المرحلة الأولى إلى ريش الدوار الثاني.

إذا استخدمنا المبدأ المبسط المقترح أعلاه لتحديد السرعة المحيطية للتوربين النفاث أحادي المرحلة (لافال) ، فقد تبين أنه بالنسبة للتوربين ذي المرحلتين ، تكون سرعة الدوران أقل من سرعة التدفق الخارج من الفوهة ليس باثنين بل بأربع مرات.

مبدأ عجلة كورتيس وتغيير المعلمات فيه.

هذا هو الحل الأكثر فاعلية لمشكلة السرعة المحيطية المنخفضة المثلى ، والذي تم اقتراحه ، ولكن لم يتم استخدامه بواسطة Laval ، والذي يستخدم بشكل فعال في التوربينات الحديثة ، سواء البخارية أو الغازية. متعدد المراحل…

وهذا يعني أن الطاقة الكبيرة المتاحة لكامل التوربين يمكن تقسيمها بطريقة ما إلى أجزاء وفقًا لعدد المراحل ، ويتم عمل كل جزء في مرحلة منفصلة. كلما انخفضت هذه الطاقة ، انخفضت سرعة مائع العمل (البخار والغاز) الذي يدخل ريش الدوار ، وبالتالي ، انخفضت السرعة المحيطية المثلى.

أي ، من خلال تغيير عدد مراحل التوربين ، يمكنك تغيير وتيرة دوران عمودها ، وبالتالي تغيير الحمل عليها. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح لك متعدد المراحل العمل على التوربينات مع اختلافات كبيرة في الطاقة ، أي لزيادة قوتها ، وفي نفس الوقت الحفاظ على معدلات كفاءة عالية.

لم يحصل لافال على براءة اختراع لتوربينه ذي المرحلتين ، على الرغم من صنع نموذج أولي ، لذا فهو يحمل اسم المهندس الأمريكي كيرتس (عجلة (أو قرص) كورتيس) ، الذي حصل في عام 1896 على براءة اختراع لجهاز مماثل.

ومع ذلك ، قبل ذلك بكثير ، في عام 1884 ، طور المهندس الإنجليزي تشارلز ألجيرنون بارسونز وحصل على براءة اختراع أول حقيقي توربينات بخارية متعددة المراحل. كان هناك العديد من التصريحات من قبل العديد من العلماء والمهندسين حول فائدة تقسيم الطاقة المتاحة إلى خطوات قبله ، لكنه كان أول من ترجم الفكرة إلى "حديد".

توربين بارسونز النفاث النشط متعدد المراحل (مفكك).

في نفس الوقت ، له عنفةميزة تجعله أقرب إلى الأجهزة الحديثة. في ذلك ، يتمدد البخار ويتسارع ليس فقط في الفوهات التي تشكلت بواسطة ريش ثابتة ، ولكن أيضًا جزئيًا في القنوات التي تكونت بواسطة ريش دوارة ذات شكل خاص.

من المعتاد تسمية هذا النوع من التوربينات بأنه تفاعلي ، على الرغم من أن الاسم تعسفي إلى حد ما. في الواقع ، إنها تحتل موقعًا وسيطًا بين توربين Heron-Laval التفاعلي تمامًا وتوربينات Laval-Branca النشطة تمامًا. تجمع الشفرات الدوارة ، نظرًا لتصميمها ، بين المبادئ النشطة والتفاعلية في عملية مشتركة. لذلك ، سيكون من الأصح استدعاء مثل هذا التوربينات نشط رد الفعلالذي يتم غالبًا.

رسم تخطيطي لتوربين بارسونز متعدد المراحل.

عمل بارسونز على أنواع مختلفة من التوربينات متعددة المراحل. من بين تصميماته لم يكن فقط المحوري الموصوف أعلاه ( هيئة العمليتحرك على طول محور الدوران) ، ولكن أيضًا شعاعي (يتحرك البخار في الاتجاه الشعاعي). من المعروف جيدًا أن توربينه النشط بحتًا المكون من ثلاث مراحل "Heron" ، والذي يتم فيه استخدام ما يسمى بعجلات Heron (جوهره هو نفسه الموجود في aeolipil).

التوربينات النفاثة "هيرون".

في وقت لاحق ، من أوائل القرن العشرين ، اكتسب بناء التوربينات البخارية زخمًا سريعًا وكان بارسونز في طليعة ذلك. تم تجهيز توربيناتها متعددة المراحل بسفن بحرية ، أولها تجريبية (سفينة Turbinia ، 1896 ، إزاحة 44 طنًا ، سرعة 60 كم / ساعة - غير مسبوقة في ذلك الوقت) ، ثم السفن العسكرية (على سبيل المثال ، البارجة Dreadnought ، 18000 طن ، سرعة 40 كم / ساعة). ح ، قوة التوربينات 24700 حصان) والركاب (مثال - نفس النوع "موريتانيا" و "لوسيتانيا" ، 40 ألف طن ، السرعة 48 كم / ساعة ، قوة التوربينات 70 ألف حصان). في الوقت نفسه ، بدأ بناء التوربينات الثابتة ، على سبيل المثال ، عن طريق تركيب التوربينات كمحركات في محطات توليد الطاقة (شركة إديسون في شيكاغو).

حول توربينات الغاز ...

ومع ذلك ، دعنا نعود إلى موضوعنا الرئيسي - الطيران ونلاحظ شيئًا واحدًا واضحًا إلى حد ما: مثل هذا النجاح الملحوظ في تشغيل التوربينات البخارية لا يمكن أن يكون له سوى أهمية بناءة وأساسية للطيران ، والتي كانت تتقدم بسرعة في تطويرها في نفس الوقت فقط. .

كان استخدام التوربينات البخارية كمحطة لتوليد الطاقة في الطائرات ، لأسباب واضحة ، أمرًا مشكوكًا فيه للغاية. توربينات الطيرانفقط توربين غازي مشابه جوهريًا ، ولكنه أكثر ربحية يمكن أن يصبح. ومع ذلك ، لم يكن الأمر بهذه السهولة ...

وفقًا لـ Lev Gumilevsky ، مؤلف الكتاب الشهير في الستينيات "مبدعو المحركات" ، مرة واحدة ، في عام 1902 ، خلال بداية التطور السريع لمبنى التوربينات البخارية ، كان تشارلز بارسونز ، في الواقع ، أحد الأيديولوجيين الرئيسيين آنذاك هذا العمل ، بشكل عام ، تم طرح سؤال مزاح: هل من الممكن "توزيع" محرك الغاز؟"(التوربينات الضمنية).

تم التعبير عن الإجابة بشكل حاسم للغاية: " أعتقد أنه لن يتم إنشاء توربين غازي أبدًا. لا توجد طريقتان حيال ذلك. " فشل المهندس في أن يصبح نبيًا ، لكن كان لديه بالتأكيد سبب ليقول ذلك.

إن استخدام التوربينات الغازية ، خاصة إذا قصدنا استخدامها في الطيران بدلاً من البخار ، بالطبع ، كان مغريًا ، لأن جوانبها الإيجابية واضحة. مع كل إمكانياتها في مجال الطاقة ، فإنها لا تحتاج إلى أجهزة ضخمة ضخمة لإنشاء غلايات بخارية وأيضًا أجهزة وأنظمة كبيرة للتبريد - المكثفات وأبراج التبريد وبرك التبريد وما إلى ذلك.

سخان المحرك التوربيني الغازي صغير ومضغوط يقع داخل المحرك ويحرق الوقود مباشرة في مجرى الهواء. ليس لديه حتى ثلاجة. أو بالأحرى موجود ولكنه موجود كما لو كان ظاهريًا ، لأن غاز العادم يتم تصريفه في الغلاف الجوي ، وهو الثلاجة. أي أن هناك كل ما تحتاجه لمحرك حراري ، ولكن في نفس الوقت يكون كل شيء مضغوطًا وبسيطًا.

صحيح أن محطة التوربينات البخارية يمكنها أيضًا الاستغناء عن "ثلاجة حقيقية" (بدون مكثف) وإطلاق البخار مباشرة في الغلاف الجوي ، ولكن بعد ذلك يمكنك نسيان الكفاءة. مثال على ذلك قاطرة بخارية - الكفاءة الحقيقية هي حوالي 6٪ ، 90٪ من طاقتها تطير في الأنبوب.

ولكن مع مثل هذه الإيجابيات الملموسة ، هناك أيضًا عيوب كبيرة ، والتي أصبحت ، بشكل عام ، أساس إجابة بارسونز القاطعة.

ضغط مائع العمل من أجل التنفيذ اللاحق لدورة العمل ، بما في ذلك. وفي التوربينات ...

في دورة تشغيل محطة التوربينات البخارية (دورة رانكين) ، يكون عمل ضغط المياه صغيرًا وبالتالي فإن الطلب على المضخة التي تؤدي هذه الوظيفة وكفاءتها تكون أيضًا صغيرة. في دورة GTE ، حيث يتم ضغط الهواء ، فإن هذا العمل ، على العكس من ذلك ، مثير للإعجاب للغاية ، ويتم إنفاق معظم الطاقة المتاحة للتوربين عليه.

هذا يقلل من مقدار العمل المفيد الذي يمكن استخدام التوربين فيه. لذلك ، فإن متطلبات وحدة ضغط الهواء من حيث كفاءتها واقتصادها عالية جدًا. تعتبر الضواغط في المحركات التوربينية الغازية للطائرات الحديثة (المحورية بشكل أساسي) ، وكذلك في الوحدات الثابتة ، جنبًا إلى جنب مع التوربينات ، أجهزة معقدة ومكلفة. عنهم .

درجة الحرارة…

هذه هي المشكلة الرئيسية لتوربينات الغاز ، بما في ذلك توربينات الطيران. الحقيقة هي أنه إذا كانت درجة حرارة مائع العمل بعد عملية التمدد في محطة التوربينات البخارية قريبة من درجة حرارة ماء التبريد ، فعندئذ تصل في التوربينات الغازية إلى عدة مئات من الدرجات.

هذا يعني أن كمية كبيرة من الطاقة تنبعث في الغلاف الجوي (مثل الثلاجة) ، والتي ، بالطبع ، تؤثر سلبًا على كفاءة دورة التشغيل بأكملها ، والتي تتميز بالكفاءة الحرارية: η t \ u003d Q 1 - Q 2 / س 1. هنا Q 2 هي نفس الطاقة التي يتم تصريفها في الغلاف الجوي. س 1 - الطاقة الموردة للعملية من السخان (في غرفة الاحتراق).

من أجل زيادة هذه الكفاءة ، من الضروري زيادة Q 1 ، وهو ما يعادل زيادة درجة الحرارة أمام التوربين (أي في غرفة الاحتراق). لكن حقيقة الأمر هي أنه ليس من الممكن دائمًا رفع درجة الحرارة هذه. قيمته القصوى محدودة بالتوربين نفسه ، وتصبح القوة هي الشرط الرئيسي هنا. تعمل التوربين في ظل ظروف صعبة للغاية ، عندما يتم الجمع بين درجات الحرارة العالية وأحمال الطرد المركزي العالية.

هذا هو العامل الذي حد دائمًا من قدرات القوة والدفع لمحركات التوربينات الغازية (التي تعتمد إلى حد كبير على درجة الحرارة) وغالبًا ما أصبح سببًا لتعقيد التوربينات وتكلفتها. استمر هذا الوضع في عصرنا.

وفي زمن بارسونز ، لم تستطع صناعة المعادن ولا علم الديناميكا الهوائية تقديم حل لمشاكل إنشاء ضاغط فعال واقتصادي وتوربينات عالية الحرارة. لم تكن هناك نظرية مناسبة ولا المواد اللازمة المقاومة للحرارة والمقاومة للحرارة.

ومع ذلك كانت هناك محاولات ...

ومع ذلك ، كما يحدث عادةً ، كان هناك أشخاص لا يخافون (أو ربما لا يفهمون :-)) من الصعوبات المحتملة. لم تتوقف محاولات إنشاء توربين غازي.

علاوة على ذلك ، من المثير للاهتمام أن بارسونز نفسه ، في فجر نشاطه "التوربيني" ، في براءة اختراعه الأولى لتوربين متعدد المراحل ، أشار إلى إمكانية تشغيله ، بالإضافة إلى البخار ، أيضًا على منتجات احتراق الوقود. هناك أيضًا بديل محتمل لمحرك توربيني غازي يعمل على وقود سائل مع ضاغط وغرفة احتراق وتوربين.

يبصقون الدخان.

أمثلة على استخدام التوربينات الغازية دون إدراج أي نظرية معروفة لفترة طويلة. على ما يبدو ، حتى هيرون في "مسرح الأوتوماتا" استخدم مبدأ التوربينات الهوائية النفاثة. إن ما يسمى بـ "أسياخ الدخان" معروفة على نطاق واسع.

وفي الكتاب الذي سبق ذكره للمهندس الإيطالي جيوفاني برانكا ، جيوفاني برانكا ، هناك رسم " عجلة النار". في ذلك ، يتم تدوير عجلة التوربينات بواسطة منتجات الاحتراق من النار (أو الموقد). ومن المثير للاهتمام أن برانكا نفسه لم يقم ببناء معظم أجهزته ، ولكنه عبر فقط عن أفكار من أجل إنشائها.

عجلة النار جيوفاني برانكا.

في كل هذه "عجلات الدخان والنار" لم تكن هناك مرحلة ضغط هواء (غاز) ، ولم يكن هناك ضاغط على هذا النحو. حدث تحول الطاقة الكامنة ، أي الطاقة الحرارية الموفرة لاحتراق الوقود ، إلى حركية (تسارع) لدوران توربين غازي فقط بسبب تأثير الجاذبية عندما ارتفعت الكتل الدافئة. أي ، تم استخدام ظاهرة الحمل الحراري.

بالطبع ، مثل هذه "الوحدات" الخاصة بالآلات الحقيقية ، على سبيل المثال ، لا يمكن استخدامها لقيادة المركبات. ومع ذلك ، في عام 1791 ، حصل الإنجليزي جون باربر على براءة اختراع "آلة نقل بدون أحصنة" ، وكان أحد أهم مكوناتها هو التوربينات الغازية. كانت أول براءة اختراع لتوربينات الغاز مسجلة رسميًا في التاريخ.

محرك توربيني غازي جون باربر.

تستخدم الآلة الغاز الذي يتم الحصول عليه من الخشب أو الفحم أو الزيت ، ويتم تسخينه في مولدات غاز خاصة (معوجة) ، والتي ، بعد التبريد ، تدخل إلى الضاغط الترددي ، حيث يتم ضغطها مع الهواء. بعد ذلك ، تمت تغذية الخليط في غرفة الاحتراق ، وبعد ذلك تم تدوير نواتج الاحتراق عنفة. تم استخدام الماء لتبريد غرف الاحتراق ، كما تم إرسال البخار الناتج إلى التوربين.

لم يسمح مستوى تطور التقنيات آنذاك بإحياء الفكرة. تم بناء نموذج العمل لماكينة الحلاقة المزودة بتوربينات غازية فقط في عام 1972 بواسطة Kraftwerk-Union AG لمعرض هانوفر الصناعي.

طوال القرن التاسع عشر ، كان تطوير مفهوم التوربينات الغازية بطيئًا للغاية للأسباب الموضحة أعلاه. كان هناك عدد قليل من العينات الجديرة بالاهتمام. ظل الضاغط والحرارة حجر عثرة لا يمكن التغلب عليهما. كانت هناك محاولات لاستخدام مروحة لضغط الهواء ، وكذلك استخدام الماء والهواء لتبريد العناصر الهيكلية.

المحرك F. Stolze. 1 - ضاغط محوري ، 2 - توربين محوري ، 3 - مبادل حراري.

يُعرف مثال لمحرك توربيني غازي للمهندس الألماني فرانز ستولز ، الحاصل على براءة اختراع في عام 1872 وهو مشابه جدًا في التصميم لمحركات التوربينات الغازية الحديثة. في ذلك ، تم وضع ضاغط محوري متعدد المراحل وتوربين محوري متعدد المراحل على نفس العمود.

تم تقسيم الهواء بعد مروره عبر المبادل الحراري المتجدد إلى قسمين. دخلت إحداها إلى غرفة الاحتراق ، وتم خلط الثانية بمنتجات الاحتراق قبل دخولها إلى التوربين ، مما أدى إلى خفض درجة حرارتها. هذا ما يسمى ب هواء ثانوي، واستخدامه هو تقنية تستخدم على نطاق واسع في المحركات التوربينية الغازية الحديثة.

تم اختبار محرك Stolze في عام 1900-1904 ، ولكن تبين أنه غير فعال للغاية بسبب الجودة المنخفضة للضاغط وانخفاض درجة الحرارة أمام التوربين.

بالنسبة لمعظم النصف الأول من القرن العشرين ، لم يكن التوربين الغازي قادرًا على التنافس بنشاط مع التوربينات البخارية أو أن يصبح جزءًا من محرك التوربينات الغازية ، والذي يمكن أن يحل محل محرك الاحتراق الداخلي الترددي بشكل مناسب. كان استخدامه على المحركات مساعدًا بشكل أساسي. على سبيل المثال ، مثل وحدات الضغطفي المحركات المكبسية ، بما في ذلك محركات الطائرات.

لكن منذ بداية الأربعينيات ، بدأ الوضع يتغير بسرعة. أخيرًا ، تم إنشاء سبائك جديدة مقاومة للحرارة ، مما جعل من الممكن رفع درجة حرارة الغاز بشكل جذري أمام التوربينات (حتى 800 درجة مئوية وما فوق) ، وظهرت سبائك اقتصادية تمامًا ذات كفاءة عالية.

لم يسمح ذلك فقط ببناء محركات توربينية غازية فعالة ، ولكن أيضًا ، نظرًا للجمع بين قوتها وخفة الوزن النسبي والاكتناز ، لاستخدامها على متن الطائرات. بدأ عصر الطائرات النفاثة ومحركات التوربينات الغازية للطائرات.

التوربينات في محركات الطائرات الغازية ...

لذلك ... المجال الرئيسي لتطبيق التوربينات في الطيران هو محركات التوربينات الغازية. التوربين هنا يقوم بالعمل الشاق - يقوم بتدوير الضاغط. في نفس الوقت ، في المحرك التوربيني الغازي ، كما هو الحال في أي محرك حراري ، يكون عمل التمدد أكبر من عمل الضغط.

والتوربين هو مجرد آلة تمدد ، ولا يستهلك سوى جزء من الطاقة المتاحة لتدفق الغاز للضاغط. الباقي (يشار إليه أحيانًا باسم طاقة حرة) لأغراض مفيدة حسب نوع المحرك وتصميمه.

مخطط TVAD Makila 1a1 مع توربين مجاني.

محرك عمود دوران توربيني AMAKILA 1A1.

بالنسبة لمحركات التفاعل غير المباشر ، مثل (المروحية GTE) ، يتم إنفاقها على دوران المروحة. في هذه الحالة ، غالبًا ما يتم تقسيم التوربين إلى جزأين. اول واحد هو التوربينات الضاغطة. والثاني ، الذي يدفع المسمار ، هو ما يسمى ب التوربينات المجانية. يدور بشكل مستقل ويتم توصيله ديناميكيًا بالغاز فقط إلى توربين الضاغط.

في محركات التفاعل المباشر (المحركات النفاثة أو VREs) ، يتم استخدام التوربين فقط لتشغيل الضاغط. يتم استخدام الطاقة الحرة المتبقية ، والتي تدور التوربين الحر في TVAD ، في الفوهة ، وتتحول إلى طاقة حركية للحصول على الدفع النفاث.

في المنتصف بين هذين الطرفين يقعان. تُستخدم بعض طاقتهم الحرة لدفع المروحة ، ويشكل بعضها دفعًا نفاثًا في جهاز الإخراج (الفوهة). صحيح أن نصيبها من إجمالي قوة المحرك صغير.

مخطط المسرح أحادي العمود DART RDa6. توربين على عمود مشترك للمحرك.

محرك رولز رويس دارت RDa6.

حسب التصميم ، يمكن أن تكون HPTs ذات عمود واحد ، حيث لا يتم تخصيص التوربين الحر هيكليًا ، وكونها وحدة واحدة ، فإنها تقود كلاً من الضاغط والمروحة في وقت واحد. مثال على Rolls-Royce DART RDa6 TVD ، بالإضافة إلى AI-20 TVD الشهير.

قد يكون هناك أيضًا TVD مع توربين حر منفصل يقود المروحة وغير متصل ميكانيكيًا بباقي مكونات المحرك (اتصال ديناميكي للغاز). مثال على ذلك محرك PW127 بتعديلات مختلفة (طائرة) ، أو مسرح Pratt & Whitney Canada PT6A.

مخطط مسرح Pratt & Whitney Canada PT6A مع توربين مجاني.

محرك برات آند ويتني كندا PT6A.

مخطط PW127 TVD مع توربين مجاني.

بالطبع ، في جميع أنواع المحركات التوربينية الغازية ، تشمل الحمولة أيضًا وحدات تضمن تشغيل المحرك وأنظمة الطائرات. عادة ما تكون هذه المضخات والوقود والطاقة المائية والمولدات الكهربائية وما إلى ذلك. غالبًا ما يتم تشغيل كل هذه الأجهزة من عمود الشاحن التوربيني.

على أنواع التوربينات.

هناك بالفعل أنواع قليلة. فقط على سبيل المثال ، بعض الأسماء: محوري ، شعاعي ، قطري ، شعاعي محوري ، شفرة دوارة ، إلخ. في مجال الطيران ، يتم استخدام الاسمين الأولين فقط ، والقطري نادر جدًا. تم تسمية كل من هذه التوربينات وفقًا لطبيعة حركة تدفق الغاز فيها.

شعاعي.

في نصف القطر يتدفق على طول نصف القطر. علاوة على ذلك ، في شعاعي توربينات الطيرانيتم استخدام اتجاه التدفق المركزي ، مما يوفر كفاءة أعلى (في الممارسات غير المتعلقة بالطيران ، هناك أيضًا طرد مركزي).

تتكون مرحلة التوربين الشعاعي من دافع وشفرات ثابتة تشكل التدفق عند مدخله. يتم تحديد ملامح الشفرات بحيث يكون للقنوات البينية تكوين مستدق ، أي أنها عبارة عن فوهات. يتم استدعاء كل هذه الشفرات ، جنبًا إلى جنب مع عناصر الجسم التي تم تركيبها عليها جهاز فوهة.

مخطط التوربينات الشعاعية الجاذبة (مع التفسيرات).

المكره عبارة عن دفاعة ذات شفرات محددة بشكل خاص. يحدث دوران المكره عندما يمر الغاز عبر القنوات الضيقة بين الشفرات ويعمل على الشفرات.

المكره لتوربينات جاذبة شعاعية.

التوربينات الشعاعيةبسيطة للغاية ، دفاعاتها بها عدد قليل من الشفرات. السرعات المحيطية المحتملة للتوربين الشعاعي عند نفس الضغوط في المكره أكبر من تلك الخاصة بالتوربين المحوري ، لذلك يمكن توليد كميات أكبر من الطاقة (قطرات الحرارة) عليها.

ومع ذلك ، فإن هذه التوربينات لها مساحة تدفق صغيرة ولا توفر تدفقًا كافيًا للغاز لنفس الحجم مقارنة بالتوربينات المحورية. بعبارة أخرى ، لها أبعاد قطرية كبيرة نسبيًا ، مما يعقد ترتيبها في محرك واحد.

بالإضافة إلى ذلك ، من الصعب إنشاء توربينات شعاعية متعددة المراحل بسبب الخسائر الهيدروليكية الكبيرة ، مما يحد من درجة تمدد الغاز فيها. من الصعب أيضًا تبريد هذه التوربينات ، مما يقلل من درجات حرارة الغاز القصوى الممكنة.

لذلك ، فإن استخدام التوربينات الشعاعية في الطيران محدود. يتم استخدامها بشكل أساسي في الوحدات منخفضة الطاقة ذات الاستهلاك المنخفض للغاز ، وغالبًا في الآليات والأنظمة المساعدة أو في محركات الطائرات النموذجية والطائرات الصغيرة بدون طيار.

أول طائرة نفاثة من طراز Heinkel He 178.

TRD Heinkel HeS3 مع توربين شعاعي.

أحد الأمثلة القليلة على استخدام التوربينات الشعاعية كمحرك نفاث هوائي رئيسي هو محرك أول طائرة نفاثة حقيقية ، Heinkel He 178 turbojet Heinkel HeS 3. تُظهر الصورة بوضوح عناصر مرحلة مثل هذا التوربينات. كانت معلمات هذا المحرك متوافقة تمامًا مع إمكانية استخدامه.

محوري توربينات الطيران.

هذا هو النوع الوحيد من التوربينات المستخدمة حاليًا في محركات التوربينات الغازية للطيران. المصدر الرئيسي للعمل الميكانيكي على العمود الذي يتم الحصول عليه من مثل هذا التوربينات في المحرك هو الدفاعات أو ، بشكل أكثر دقة ، الشفرات الدوارة (RL) المركبة على هذه العجلات وتتفاعل مع تدفق غاز مشحون بالطاقة (مضغوط ومسخن).

تعمل حواف الشفرات الثابتة المثبتة أمام العمال على تنظيم الاتجاه الصحيح للتدفق والمشاركة في تحويل الطاقة الكامنة للغاز إلى طاقة حركية ، أي أنها تسرعها في عملية التمدد مع انخفاض الضغط .

تسمى هذه الشفرات ، كاملة مع عناصر الجسم التي تم تركيبها عليها جهاز فوهة(SA). جهاز فوهة كاملة مع شفرات العمل مرحلة التوربينات.

جوهر العملية ... تعميم ما قيل ...

في عملية التفاعل أعلاه مع ريش الدوار ، يتم تحويل الطاقة الحركية للتدفق إلى طاقة ميكانيكية تدور عمود المحرك. يمكن أن يحدث هذا التحول في التوربين المحوري بطريقتين:

مثال على التوربينات النشطة أحادية المرحلة. يظهر تغيير المعلمات على طول المسار.

1. بدون تغيير الضغط ، وبالتالي حجم معدل التدفق النسبي (فقط اتجاهه يتغير بشكل ملحوظ - دوران التدفق) في مرحلة التوربينات ؛ 2. مع انخفاض الضغط ، زيادة سرعة التدفق النسبية وتغير اتجاهه في المرحلة.

تسمى التوربينات التي تعمل وفقًا للطريقة الأولى بالنشاط. يعمل تدفق الغاز بشكل نشط (اندفاعي) على الشفرات بسبب تغير اتجاهه أثناء تدفقه حولها. بالطريقة الثانية - توربينات نفاثة. هنا ، بالإضافة إلى عمل النبضة ، يؤثر التدفق أيضًا بشكل غير مباشر على ريش الدوار (بكل بساطة) ، بمساعدة قوة رد الفعل ، مما يزيد من قوة التوربين. يتم تحقيق عمل تفاعلي إضافي بسبب التنميط الخاص لشفرات الدوار.

تم ذكر مفاهيم النشاط والتفاعل بشكل عام ، لجميع التوربينات (وليس فقط توربينات الطيران) أعلاه. ومع ذلك ، فإن المحركات التوربينية الغازية للطائرات الحديثة تستخدم فقط التوربينات النفاثة المحورية.

تغيير المعلمات في مرحلة التوربينات الغازية المحورية.

نظرًا لأن تأثير القوة على الرادار مزدوج ، فإن هذه التوربينات المحورية تسمى أيضًا نشط رد الفعلوهو ربما الأصح. هذا النوع من التوربينات أكثر فائدة من حيث الديناميكا الهوائية.

تتميز الشفرات الثابتة لجهاز الفوهة المتضمن في مرحلة مثل هذا التوربين بانحناء كبير ، مما يؤدي إلى انخفاض المقطع العرضي للقناة البينية من مدخل إلى مخرج ، أي أن القسم f 1 أقل من القسم f 0 . اتضح ملف تعريف فوهة نفاثة مستدقة.

شفرات العمل التي تليها لها أيضًا انحناء كبير. بالإضافة إلى ذلك ، فيما يتعلق بالتدفق القادم (المتجه W 1) ، فهي تقع بطريقة تتجنب توقفها وتضمن التدفق الصحيح حول الشفرة. في أنصاف أقطار معينة ، يشكل RL أيضًا قنوات ضيقة بين القطبين.

خطوة العمل توربينات الطيران.

يقترب الغاز من جهاز الفوهة باتجاه حركة قريب من المحور وسرعة C 0 (دون سرعة الصوت). الضغط في التدفق Р 0 ، درجة الحرارة Т 0. بعد مرور القناة البينية ، يتسارع التدفق إلى السرعة C 1 مع الدوران إلى زاوية α 1 = 20 ° -30 °. في هذه الحالة ، ينخفض ​​الضغط ودرجة الحرارة إلى قيمتي P 1 و T 1 على التوالي. يتم تحويل جزء من الطاقة الكامنة للتدفق إلى طاقة حركية.

نمط حركة تدفق الغاز في مرحلة التوربين المحوري.

نظرًا لأن شفرات العمل تتحرك بسرعة محيطية U ، فإن التدفق يدخل القناة البينية لـ RL بالفعل بسرعة نسبية W 1 ، والتي يتم تحديدها من خلال الفرق بين C 1 و U (المتجه). بالمرور عبر القناة ، يتفاعل التدفق مع الشفرات ، مما يخلق قوى ديناميكية هوائية عليها ، المكون المحيطي الذي يجعل P u التوربين يدور.

نظرًا لتضييق القناة بين الشفرات ، يتسارع التدفق إلى السرعة W 2 (مبدأ رد الفعل) ، بينما يتحول أيضًا (المبدأ النشط). ينخفض ​​معدل التدفق المطلق C 1 إلى C 2 - يتم تحويل الطاقة الحركية للتدفق إلى طاقة ميكانيكية على عمود التوربين. ينخفض ​​الضغط ودرجة الحرارة إلى P 2 و T 2 على التوالي.

يزيد معدل التدفق المطلق أثناء مرور المرحلة قليلاً من C 0 إلى الإسقاط المحوري للسرعة C 2. في التوربينات الحديثة ، تبلغ قيمة هذا الإسقاط 200-360 م / ث للمرحلة.

يتم تحديد الخطوة بحيث تكون الزاوية α 2 قريبة من 90 درجة. الفرق هو عادة 5-10 درجات. يتم ذلك بحيث تكون قيمة C 2 في حدها الأدنى. هذا مهم بشكل خاص للمرحلة الأخيرة من التوربين (في المراحل الأولى أو المتوسطة ، يُسمح بالانحراف عن الزاوية اليمنى حتى 25 درجة). السبب في ذلك الخسارة مع سرعة الإخراج، والتي تعتمد فقط على مقدار السرعة C 2.

هذه هي نفس الخسائر التي لم تمنح لافال في وقت من الأوقات الفرصة لزيادة كفاءة توربيناته الأولى. إذا كان المحرك متفاعلًا ، فيمكن توليد الطاقة المتبقية في الفوهة. ولكن ، على سبيل المثال ، بالنسبة لمحرك المروحية الذي لا يستخدم الدفع النفاث ، من المهم أن تكون سرعة التدفق خلف المرحلة الأخيرة من التوربين منخفضة قدر الإمكان.

وبالتالي ، في مرحلة التوربينات النفاثة النشطة ، يحدث تمدد الغاز (خفض الضغط ودرجة الحرارة) ، وتحويل الطاقة وتشغيلها (انخفاض الحرارة) ليس فقط في SA ، ولكن أيضًا في المكره. توزيع هذه الوظائف بين RC و SA يميز معلمة نظرية المحركات ، تسمى درجة التفاعل ρ.

إنه يساوي نسبة انخفاض الحرارة في المكره إلى انخفاض الحرارة في المرحلة بأكملها. إذا كانت ρ = 0 ، فإن المرحلة (أو التوربين بأكمله) تكون نشطة. إذا كانت> 0 ، فإن المرحلة تكون تفاعلية أو ، بشكل أكثر دقة ، لحالتنا ، تفاعلية نشطة. نظرًا لأن المظهر الجانبي للريش الدوارة يختلف على طول نصف القطر ، يتم حساب هذه المعلمة (بالإضافة إلى البعض الآخر) وفقًا لمتوسط ​​نصف القطر (القسم В-В في شكل المعلمات المتغيرة في المرحلة).

تكوين قلم شفرة العمل لتوربينات نفاثة نشطة.

تغير في الضغط بطول طول قلم الرادار لتوربينات نفاثة نشطة.

بالنسبة لمحركات التوربينات الغازية الحديثة ، تتراوح درجة تفاعل التوربينات بين 0.3 و 0.4. هذا يعني أن 30-40٪ فقط من إجمالي الانخفاض الحراري للمرحلة (أو التوربين) يتم استنفادها في المكره. يتم عمل 60-70٪ في جهاز الفوهة.

شيء عن الخسائر.

كما ذكرنا سابقًا ، فإن أي توربين (أو مرحلته) يحول طاقة التدفق المقدمة إليه إلى عمل ميكانيكي. ومع ذلك ، في وحدة حقيقية ، قد يكون لهذه العملية كفاءة مختلفة. يضيع جزء من الطاقة المتاحة بالضرورة ، أي أنه يتحول إلى خسائر يجب أخذها في الاعتبار ويجب اتخاذ تدابير لتقليلها من أجل زيادة كفاءة التوربينات ، أي زيادة كفاءتها.

الخسائر تتكون من الهيدروليكية و الخسارة مع سرعة الإخراج. تشمل الخسائر الهيدروليكية خسائر المظهر الجانبي والنهاية. الملف الشخصي ، في الواقع ، هو خسائر الاحتكاك ، لأن الغاز ، الذي له لزوجة معينة ، يتفاعل مع أسطح التوربين.

عادةً ما تكون هذه الخسائر في المكره حوالي 2-3 ٪ ، وفي جهاز الفوهة - 3-4 ٪. تتمثل تدابير تقليل الفاقد في "تحسين" مسار التدفق عن طريق الحساب والتجربة ، بالإضافة إلى الحساب الصحيح لمثلثات السرعة للتدفق في مرحلة التوربينات ، وبشكل أكثر دقة ، اختيار السرعة المحيطية الأكثر ملاءمة U عند قيمة معينة السرعة С 1. تتميز هذه الإجراءات عادةً بالمعامل U / C 1. السرعة المحيطية عند متوسط ​​نصف القطر في المحرك التوربيني النفاث هي 270 - 370 م / ث.

يأخذ الكمال الهيدروليكي لجزء التدفق من مرحلة التوربين في الاعتبار مثل هذه المعلمة الكفاءة الحافظة للحرارة. أحيانًا يطلق عليه أيضًا شفرة ، لأنه يأخذ في الاعتبار خسائر الاحتكاك في شفرات المرحلة (SA و RL). هناك عامل كفاءة آخر للتوربين ، والذي يميزه على وجه التحديد كوحدة لتوليد الطاقة ، أي درجة استخدام الطاقة المتاحة لإنشاء عمل على العمود.

هذا ما يسمى ب القوة (أو الكفاءة). إنه يساوي نسبة الشغل على العمود إلى انخفاض الحرارة المتاح. تأخذ هذه الكفاءة في الاعتبار الخسائر مع سرعة الإخراج. عادة ما تشكل حوالي 10-12٪ للمحركات التوربينية (في المحركات النفاثة النفاثة الحديثة C 0 = 100-180 م / ث ، C 1 = 500-600 م / ث ، ج 2 = 200-360 م / ث).

بالنسبة لتوربينات المحركات التوربينية الغازية الحديثة ، فإن قيمة الكفاءة الحافظة للحرارة حوالي 0.9 - 0.92 للتوربينات غير المبردة. إذا تم تبريد التوربين ، فيمكن أن تنخفض هذه الكفاءة بنسبة 3-4٪. عادة ما تكون كفاءة الطاقة 0.78 - 0.83. إنه أقل من ثابت الحرارة بمقدار الخسائر مع سرعة الإنتاج.

أما بالنسبة للخسائر النهائية ، فهذه هي ما يسمى " خسائر التسرب". لا يمكن عزل جزء التدفق تمامًا عن بقية المحرك نظرًا لوجود مجموعات دوارة مع مجموعات ثابتة (أغلفة + دوار). لذلك ، يميل الغاز من مناطق الضغط العالي إلى التدفق إلى مناطق الضغط المنخفض. على وجه الخصوص ، على سبيل المثال ، من المنطقة الواقعة أمام شفرة العمل إلى المنطقة خلفها من خلال الفجوة الشعاعية بين جناح الشفرة ومبيت التوربينات.

مثل هذا الغاز لا يشارك في عملية تحويل طاقة التدفق إلى طاقة ميكانيكية ، لأنه لا يتفاعل مع الشفرات في هذا الصدد ، أي أن هناك خسائر نهائية (أو خسارة التخليص الشعاعي). تشكل حوالي 2-3 ٪ وتؤثر سلبًا على كل من كفاءة الحرارة والطاقة ، وتقلل من كفاءة محرك التوربينات الغازية ، وبشكل ملحوظ تمامًا.

من المعروف ، على سبيل المثال ، أن زيادة الخلوص الشعاعي من 1 مم إلى 5 مم في التوربينات التي يبلغ قطرها 1 متر يمكن أن تؤدي إلى زيادة في استهلاك الوقود المحدد في المحرك بنسبة تزيد عن 10٪.

من الواضح أنه من المستحيل التخلص تمامًا من الخلوص الشعاعي ، لكنهم يحاولون تقليله. من الصعب بما فيه الكفاية توربينات الطيران- الوحدة محملة بكثافة. إن النظر الدقيق في جميع العوامل التي تؤثر على حجم الفجوة أمر صعب للغاية.

غالبًا ما تتغير أوضاع تشغيل المحرك ، مما يعني أن تشوه ريش الدوار والأقراص التي تم تثبيتها عليها وأغلفة التوربينات تتغير نتيجة للتغيرات في درجة الحرارة والضغط وقوى الطرد المركزي.

ختم متاهة.

من الضروري هنا مراعاة قيمة التشوه المتبقي أثناء التشغيل طويل المدى للمحرك. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التطورات التي تقوم بها الطائرة تؤثر على تشوه الدوار ، مما يغير أيضًا حجم الفجوات.

عادة ما يتم تقييم الخلوص بعد توقف المحرك الدافئ. في هذه الحالة ، يبرد الغلاف الخارجي الرفيع بشكل أسرع من الأقراص الضخمة والعمود ، ويتناقص قطره ويلامس الشفرات. في بعض الأحيان ، يتم اختيار قيمة الخلوص الشعاعي ببساطة في نطاق 1.5-3٪ من طول جنيح الريشة.

مبدأ ختم قرص العسل.

من أجل تجنب تلف الشفرات ، إذا لامست غلاف التوربينات ، فغالبًا ما يتم وضع إدخالات خاصة فيه من مادة أكثر نعومة من مادة الشفرات (على سبيل المثال ، سيرميت). بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام أختام عدم الاتصال. هذه عادة ما تكون متاهة أو الأختام متاهة قرص العسل.

في هذه الحالة ، تكون شفرات العمل مغطاة بنهايات الجنيح ، ويتم بالفعل وضع الأختام أو الأوتاد (لأقراص العسل) على أرفف الكفن. في أختام قرص العسل ، نظرًا للجدران الرقيقة لقرص العسل ، تكون منطقة التلامس صغيرة جدًا (أصغر بعشر مرات من المتاهة التقليدية) ، لذلك يتم تجميع التجميع بدون فجوة. بعد الجري ، الفجوة حوالي 0.2 ملم.

تطبيق ختم قرص العسل. مقارنة الخسائر عند استخدام أقراص العسل (1) والحلقة الملساء (2).

تُستخدم طرق سد الفجوة المماثلة لتقليل تسرب الغاز من مسار التدفق (على سبيل المثال ، في مساحة القرص البيني).

ساورز ...

هذه هي ما يسمى ب الطرق السلبيةالتحكم في التخليص الشعاعي. بالإضافة إلى ذلك ، في العديد من محركات التوربينات الغازية التي تم تطويرها (وهي قيد التطوير) منذ أواخر الثمانينيات ، يُطلق على ما يسمى " أنظمة التنظيم النشط للخلوص الشعاعي»(ساورز - طريقة نشطة). هذه أنظمة أوتوماتيكية ، وجوهر عملها هو التحكم في القصور الذاتي الحراري للمبيت (الجزء الثابت) لتوربينات الطائرة.

يختلف الدوار والجزء الثابت (الغلاف الخارجي) للتوربين عن بعضهما البعض في المواد وفي "الكتلة". لذلك ، في الأنظمة العابرة ، تتوسع بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، أثناء انتقال المحرك من وضع التشغيل المنخفض إلى وضع التشغيل المتزايد ، يتم تسخين الغلاف ذي درجة الحرارة العالية والجدران الرقيقة ويتوسع بشكل أسرع (من الدوار الضخم مع الأقراص) ، مما يزيد من الخلوص الشعاعي بينه وبين ريش. بالإضافة إلى ذلك ، يتغير الضغط في المسار وتطور الطائرة.

لتجنب ذلك ، يقوم النظام الأوتوماتيكي (عادة المنظم الرئيسي من نوع FADEC) بتنظيم إمداد هواء التبريد لمبيت التوربين بالكميات المطلوبة. وبالتالي ، يتم تثبيت تسخين السكن ضمن الحدود المطلوبة ، مما يعني أن قيمة تمدده الخطي تتغير ، وبالتالي ، قيمة الخلوص الشعاعي.

كل هذا يسمح لك بتوفير الوقود ، وهو أمر مهم للغاية بالنسبة للحديث الطيران المدني. تُستخدم أنظمة SAURZ بشكل أكثر فاعلية في التوربينات منخفضة الضغط على المحركات التوربينية النفاثة GE90 و Trent 900 وبعض الأنواع الأخرى.

في كثير من الأحيان ، ولكن بشكل فعال للغاية ، يتم استخدام النفخ القسري لأقراص التوربينات (بدلاً من الغلاف) لمزامنة معدلات تسخين الدوار والجزء الثابت. تستخدم هذه الأنظمة في محركات CF6-80 و PW4000.

———————-

في التوربين ، يتم تنظيم الخلوص المحوري أيضًا. على سبيل المثال ، بين حواف الإخراج لـ SA ومدخل RL ، عادة ما توجد فجوة في حدود 0.1-0.4 من وتر RL عند متوسط ​​نصف قطر الشفرات. كلما كانت هذه الفجوة أصغر ، انخفض فقدان طاقة التدفق خلف SA (للاحتكاك ومعادلة مجال السرعة خلف SA). ولكن في الوقت نفسه ، يزداد اهتزاز RL بسبب الضربة البديلة من المناطق الواقعة خلف أجسام شفرات SA إلى مناطق interblade.

قليلا عن التصميم ...

محوري توربينات الطيرانيمكن أن يكون لمحركات التوربينات الغازية الحديثة في خطة بناءة مختلفة شكل مسار التدفق.

Dav = (Din + Dn) / 2

1. تشكل بقطر ثابت للجسم (Dn).هنا ، يتم تقليل الأقطار الداخلية والمتوسطة على طول المسار.

قطر خارجي ثابت.

يتناسب هذا المخطط جيدًا مع أبعاد المحرك (وجسم الطائرة). لديها توزيع جيد للعمل على مراحل ، خاصة بالنسبة لمحركات التوربينات النفاثة ثنائية المحور.

ومع ذلك ، في هذا المخطط ، فإن ما يسمى بزاوية الجرس كبيرة ، وهو محفوف بفصل التدفق عن الجدران الداخلية للمبيت ، وبالتالي ، الخسائر الهيدروليكية.

قطر داخلي ثابت.

عند التصميم ، يحاولون عدم السماح بأن تكون زاوية المقبس أكثر من 20 درجة.

2. تشكل بقطر داخلي ثابت (Dv).

يزداد متوسط ​​القطر وقطر الجسم على طول المسار. مثل هذا المخطط لا يتناسب بشكل جيد مع أبعاد المحرك. في المحرك التوربيني النفاث ، بسبب "زيادة" التدفق من الغلاف الداخلي ، من الضروري تشغيله على SA ، مما يؤدي إلى حدوث خسائر هيدروليكية.

متوسط ​​القطر الثابت.

المخطط هو أكثر ملاءمة للاستخدام في المحركات المروحية.

3. تشكل بقطر متوسط ​​ثابت (Dav).يزداد قطر الجسم ويقل القطر الداخلي.

المخطط له عيوب السابقتين. لكن في الوقت نفسه ، فإن حساب مثل هذا التوربينات بسيط للغاية.

غالبًا ما تكون توربينات الطائرات الحديثة متعددة المراحل. السبب الرئيسي لهذا (كما ذكر أعلاه) هو الطاقة الكبيرة المتاحة للتوربين ككل. لضمان الجمع الأمثل بين السرعة المحيطية U والسرعة C 1 (U / C 1 - الأمثل) ، وبالتالي الكفاءة الكلية العالية والاقتصاد الجيد ، من الضروري توزيع كل الطاقة المتاحة في خطوات.

مثال على توربين نفاث ثلاثي المراحل.

لكنها في الوقت نفسه عنفةأكثر تعقيدًا وأثقل من الناحية الهيكلية. نظرًا للاختلاف الطفيف في درجات الحرارة في كل مرحلة (منتشرة في جميع المراحل) ، فإن المزيد من المراحل الأولى تتعرض لدرجات حرارة عالية وغالبًا ما تتطلب تبريد إضافي.

TVD التوربين المحوري رباعي المراحل.

اعتمادًا على نوع المحرك ، قد يختلف عدد المراحل. بالنسبة للمحركات النفاثة ، عادةً ما يصل إلى ثلاثة ، للمحركات الالتفافية حتى 5-8 خطوات. عادة ، إذا كان المحرك متعدد الأعمدة ، فإن التوربين يحتوي على عدة شلالات (وفقًا لعدد الأعمدة) ، كل منها يدير وحدته الخاصة ويمكن أن يكون بحد ذاته متعدد المراحل (اعتمادًا على درجة الالتفافية).

التوربينات المحورية للطائرات ذات المحور المزدوج.

على سبيل المثال ، في محرك Rolls-Royce Trent 900 ثلاثي الأعمدة ، يتكون التوربين من ثلاث مراحل: مرحلة واحدة لقيادة ضاغط الضغط العالي ، ومرحلة واحدة لقيادة الضاغط المتوسط ​​، وخمس مراحل لقيادة المروحة. يتم وصف العملية المشتركة للشلالات وتحديد العدد المطلوب من المراحل في السلاسل بشكل منفصل في "نظرية المحرك".

نفسها توربينات الطيرانببساطة ، هو هيكل يتكون من دوار وعضو ساكن وعناصر هيكلية مساعدة مختلفة. يتكون الجزء الثابت من مبيت خارجي ومبيت أجهزة فوهةوأغلفة تحمل الدوار. عادة ما يكون الجزء المتحرك عبارة عن بنية قرصية تتصل فيها الأقراص بالدوار وتتصل ببعضها البعض باستخدام أنواع مختلفة عناصر إضافيةوطرق التعلق.

مثال على توربين نفاث نفاث أحادي المرحلة. 1 - رمح ، 2 - شفرات SA ، 3 - قرص المكره ، 4 - ريش الدوار.

على كل قرص ، كأساس للمكره ، توجد شفرات عاملة. عند تصميم الشفرات ، يحاولون الأداء باستخدام وتر أصغر نظرًا للعرض الأصغر لحافة القرص التي تم تثبيتها عليها ، مما يقلل من كتلتها. ولكن في نفس الوقت ، من أجل الحفاظ على معلمات التوربين ، من الضروري زيادة طول الريشة ، مما قد يستلزم تكفين الشفرات لزيادة القوة.

أنواع الأقفال الممكنة لتثبيت ريش العمل في قرص التوربين.

يتم توصيل النصل بالقرص باستخدام اتصال القفل. مثل هذا الاتصال هو أحد أكثر العناصر الهيكلية تحميلًا في محرك التوربينات الغازية.يتم نقل جميع الأحمال التي تدركها الشفرة إلى القرص من خلال القفل وتصل إلى قيم كبيرة جدًا ، لا سيما أنه نظرًا لاختلاف المواد ، فإن للقرص والشفرات معاملات مختلفة للتمدد الخطي ، وإلى جانب ذلك ، بسبب تفاوت مجال درجة الحرارة ، فإنها تسخن بشكل مختلف.

من أجل تقييم إمكانية تقليل الحمل في التعشيق وبالتالي زيادة موثوقية وعمر خدمة التوربين ، يتم إجراء أعمال بحثية ، من بينها تجارب على شفرات ثنائية المعدنأو التطبيق في توربينات Blisk المكره.

عند استخدام الشفرات ثنائية المعدن ، يتم تقليل الأحمال الموجودة في أقفال التثبيت على القرص بسبب تصنيع جزء القفل من الشفرة من مادة مشابهة لمادة القرص (أو إغلاق المعلمات). ريشة النصل مصنوعة من معدن آخر ، وبعد ذلك يتم توصيلها باستخدام تقنيات خاصة (يتم الحصول على ثنائي المعدن).

تستبعد Blisks ، أي الدفاعات التي تصنع فيها الشفرات في قطعة واحدة مع القرص ، بشكل عام وجود اتصال قفل ، وبالتالي الضغوط غير الضرورية في مادة المكره. وحدات من هذا النوع مستخدمة بالفعل في ضواغط توربوفان الحديثة. ومع ذلك ، بالنسبة لهم ، فإن مسألة الإصلاح أكثر تعقيدًا وإمكانيات استخدام درجات الحرارة العالية والتبريد توربينات الطيران.

مثال على تثبيت شفرات العمل في القرص باستخدام أقفال متعرجة.

الطريقة الأكثر شيوعًا لربط الشفرات في أقراص التوربينات المحملة بشكل كبير هي ما يسمى بالعظم المتعرج. إذا كانت الأحمال معتدلة ، فيمكن استخدام أنواع أخرى من الأقفال التي تكون أبسط من الناحية الهيكلية ، على سبيل المثال ، أسطوانية أو على شكل حرف T.

مراقبة…

منذ ظروف العمل توربينات الطيرانصعبة للغاية ، ومسألة الموثوقية ، باعتبارها أهم وحدة في الطائرة ، لها أولوية قصوى ، ثم مشكلة مراقبة حالة العناصر الهيكلية في المقام الأول في العملية الأرضية. على وجه الخصوص ، يتعلق هذا بالتحكم في التجاويف الداخلية للتوربين ، حيث توجد العناصر الأكثر تحميلًا.

فحص هذه التجاويف مستحيل بالطبع بدون استخدام المعدات الحديثة. التحكم البصري عن بعد. بالنسبة لمحركات التوربينات الغازية للطائرات ، تعمل أنواع مختلفة من المناظير الداخلية (borescopes) بهذه السعة. الأجهزة الحديثة من هذا النوع مثالية تمامًا ولديها إمكانات كبيرة.

فحص مجرى الهواء والغاز للمحرك التوربيني باستخدام منظار Vucam XO.

وخير مثال على ذلك هو منظار الفيديو المحمول للقياس Vucam XO التابع لشركة ViZaar AG الألمانية. على الرغم من صغر حجمه ووزنه (أقل من 1.5 كجم) ، إلا أن هذا الجهاز وظيفي للغاية ولديه قدرات رائعة لفحص ومعالجة المعلومات الواردة.

Vucam XO متنقل بالكامل. تم وضع المجموعة بأكملها في علبة بلاستيكية صغيرة. يحتوي مسبار الفيديو الذي يحتوي على عدد كبير من المحولات الضوئية القابلة للاستبدال بسهولة على مفصلية كاملة بزاوية 360 درجة ، وقطرها 6.0 مم ويمكن أن يكون لها أطوال مختلفة (2.2 م ، 3.3 م ، 6.6 م).

فحص Borescopic لمحرك مروحية باستخدام منظار Vucam XO.

يتم توفير فحوصات Borescopic باستخدام هذه المناظير في اللوائح لجميع محركات الطائرات الحديثة. في التوربينات ، عادة ما يتم فحص مسار التدفق. يخترق مسبار المنظار التجاويف الداخلية توربينات الطيرانمن خلال خاص منافذ التحكم.

منافذ التحكم Borescopic على غلاف التوربينات النفاثة CFM56.

هي عبارة عن فتحات في مبيت التوربينات ، مغلقة بسدادات محكمة الغلق (عادة ما تكون ملولبة ، وأحيانًا محملة بنابض). اعتمادًا على قدرات المنظار الداخلي (طول المجس) ، قد يكون من الضروري تدوير عمود المحرك. يمكن رؤية شفرات المرحلة الأولى من التوربين (SA و RL) من خلال النوافذ الموجودة على مبيت غرفة الاحتراق ، وشفرات المرحلة الأخيرة من خلال فوهة المحرك.

سيؤدي ذلك إلى رفع درجة الحرارة ...

من الاتجاهات العامة لتطوير المحركات التوربينية الغازية لجميع المخططات زيادة درجة حرارة الغاز أمام التوربينات. يسمح هذا بزيادة كبيرة في الدفع دون زيادة استهلاك الهواء ، مما قد يؤدي إلى انخفاض في المنطقة الأمامية للمحرك وزيادة الدفع الأمامي المحدد.

في المحركات الحديثة ، يمكن أن تصل درجة حرارة الغاز (بعد الشعلة) عند الخروج من غرفة الاحتراق إلى 1650 درجة مئوية (مع ميل إلى الزيادة) ، لذلك ، للتشغيل العادي للتوربين عند مثل هذه الأحمال الحرارية العالية ، من الضروري اتخاذ تدابير خاصة وقائية في كثير من الأحيان.

الأول (والأكثر بساطة في هذا الموقف)- الاستعمال مواد مقاومة للحرارة ومقاومة للحرارة، كل من السبائك المعدنية والمواد المركبة والسيراميك (في المستقبل) الخاصة ، والتي تُستخدم لتصنيع أجزاء التوربينات الأكثر تحميلًا - شفرات الفوهة والدوار ، وكذلك الأقراص. الأكثر تحميلًا منها ، ربما ، شفرات العمل.

السبائك المعدنية هي سبائك أساسها النيكل (نقطة انصهار - 1455 درجة مئوية) مع العديد من إضافات صناعة السبائك. تمت إضافة ما يصل إلى 16 نوعًا من عناصر السبائك المختلفة إلى السبائك الحديثة المقاومة للحرارة والمقاومة للحرارة للحصول على أقصى درجات الحرارة العالية.

الكيميائية الغريبة ...

من بينها على سبيل المثال الكروم والمنغنيز والكوبالت والتنغستن والألمنيوم والتيتانيوم والتنتالوم والبزموت وحتى الرينيوم أو بدلاً من الروثينيوم وغيرها. واعد بشكل خاص في هذا الصدد الرينيوم (Re - rhenium ، المستخدم في روسيا) ، والذي يستخدم الآن بدلاً من الكربيدات ، لكنه مكلف للغاية واحتياطياته صغيرة. يعتبر استخدام النيوبيوم سيليسيد أيضًا واعدًا.

بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يتم طلاء سطح الشفرة بطبقة خاصة مطبقة باستخدام تقنية خاصة. طبقة واقية من الحرارة(طلاء مضاد للحرارة - طلاء الحاجز الحراري أو TVS) ، مما يقلل بشكل كبير من كمية تدفق الحرارة إلى جسم الشفرة (وظائف الحاجز الحراري) ويحميها من تآكل الغاز (وظائف مقاومة الحرارة).

مثال على طلاء الحماية من الحرارة. تظهر طبيعة تغير درجة الحرارة على المقطع العرضي للشفرة.

يوضح الشكل (صورة مصغرة) طبقة واقية من الحرارة على شفرة توربينية عالية الضغط لمحرك توربيني حديث. هنا TGO (أكسيد ينمو حرارياً) هو أكسيد ينمو حرارياً ؛ الركيزة - المادة الرئيسية للشفرة ؛ معطف السندات - طبقة انتقالية. تشتمل تركيبة مجموعات الوقود الآن على النيكل والكروم والألمنيوم والإيتريوم وما إلى ذلك. كما يتم تنفيذ الأعمال التجريبية على استخدام طلاءات السيراميك القائمة على أكسيد الزركونيوم المثبت بأكسيد الزركونيوم (تم تطويره بواسطة VIAM).

فمثلا…

معروفة على نطاق واسع في صناعة المحركات ، بدءًا من فترة ما بعد الحرب والمستخدمة حاليًا هي سبائك النيكل المقاومة للحرارة من شركة Special Metals Corporation - الولايات المتحدة الأمريكية ، والتي تحتوي على ما لا يقل عن 50 ٪ من النيكل و 20 ٪ من الكروم ، بالإضافة إلى التيتانيوم والألمنيوم والعديد من الأنواع الأخرى تمت إضافة المكونات بكميات صغيرة.

اعتمادًا على الغرض من الملف الشخصي (RL ، SA ، أقراص التوربينات ، عناصر مسار التدفق ، الفوهات ، الضواغط ، إلخ ، بالإضافة إلى التطبيقات غير المتعلقة بالطيران) ، تكوينها وخصائصها ، يتم دمجها في مجموعات ، كل منها يتضمن خيارات مختلفةسبائك.

شفرات توربينات رولز رويس نيني مصنوعة من سبيكة Nimonic 80A.

بعض هذه المجموعات هي Nimonic و Inconel و Incoloy و Udimet / Udimar و Monel وغيرها. على سبيل المثال ، سبيكة Nimonic 90 ، تم تطويرها في عام 1945 واستخدمت في صنع العناصر توربينات الطائرات(الشفرات بشكل رئيسي) والفوهات والأجزاء الطائراتيحتوي على تركيبة: نيكل - 54٪ كحد أدنى ، كروم - 18-21٪ ، كوبالت - 15-21٪ ، تيتانيوم - 2-3٪ ، ألومنيوم - 1-2٪ ، منجنيز - 1٪ ، زركونيوم - 0.15٪ وغيرها عناصر صناعة السبائك (بكميات صغيرة). تم إنتاج هذه السبيكة حتى يومنا هذا.

في روسيا (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) ، قام معهد VIAM (معهد أبحاث مواد الطيران لعموم روسيا) بتطوير هذا النوع من السبائك والمواد المهمة الأخرى لمحركات التوربينات الغازية بنجاح. في فترة ما بعد الحرب ، طور المعهد سبائك قابلة للتشوه (نوع EI437B) ، منذ بداية الستينيات ، ابتكر سلسلة كاملة من السبائك المصبوبة عالية الجودة (المزيد حول هذا أدناه).

ومع ذلك ، يمكن لجميع المواد المعدنية المقاومة للحرارة تقريبًا تحمل درجات حرارة تصل إلى حوالي 1050 درجة مئوية دون تبريد.

لهذا:

المقياس الثاني المستخدم على نطاق واسعهذا التطبيق أنظمة التبريد المختلفةريش وعناصر هيكلية أخرى توربينات الطائرات. لا يزال من المستحيل الاستغناء عن التبريد في المحركات التوربينية الغازية الحديثة ، على الرغم من استخدام سبائك جديدة مقاومة للحرارة عالية الحرارة و طرق خاصةتصنيع العناصر.

من بين أنظمة التبريد مجالان: الأنظمة افتحو مغلق. يمكن للأنظمة المغلقة استخدام الدوران القسري لسائل نقل الحرارة في نظام المبرد ذي النصل أو استخدام مبدأ "تأثير الحرارة الحرارية".

في الطريقة الأخيرة ، تحدث حركة المبرد تحت تأثير قوى الجاذبية ، عندما تحل الطبقات الأكثر دفئًا محل الطبقات الأكثر برودة. هنا ، على سبيل المثال ، يمكن استخدام الصوديوم أو سبيكة من الصوديوم والبوتاسيوم كناقل للحرارة.

ومع ذلك ، لا يتم استخدام الأنظمة المغلقة في ممارسة الطيران بسبب العدد الكبير من المشكلات التي يصعب حلها وهي في مرحلة البحث التجريبي.

مخطط تبريد تقريبي لتوربينات نفاثة متعددة المراحل. يتم عرض الأختام بين SA والدوار. أ - شبكة من الملامح لتدوير الهواء من أجل تبريده مسبقًا.

ولكن في التطبيق العملي على نطاق واسع أنظمة التبريد المفتوحة. المبرد هنا هو الهواء ، والذي يتم توفيره عادة عند ضغوط مختلفة بسبب المراحل المختلفة للضاغط داخل ريش التوربينات. اعتمادًا على درجة حرارة الغاز القصوى التي يُنصح عندها باستخدام هذه الأنظمة ، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: الحمل الحراري ، فيلم الحمل(أو وابل) ومسامية.

مع التبريد الحراري ، يتم توفير الهواء داخل الشفرة من خلال قنوات خاصة ، وغسل المناطق الأكثر تسخينًا داخلها ، يخرج إلى التيار في المناطق ذات الضغط المنخفض. في هذه الحالة ، يمكن استخدام مخططات مختلفة لتنظيم تدفق الهواء في الشفرات ، اعتمادًا على شكل القنوات الخاصة به: طولية أو عرضية أو على شكل حلقة (مختلطة أو معقدة).

أنواع التبريد: 1 - الحمل الحراري مع منحرف ، 2 - الحمل الحراري ، 3 - مسامي. الشفرة 4 - طلاء عازل للحرارة.

أبسط مخطط مع قنوات طولية على طول الريشة. هنا ، عادة ما يتم تنظيم مخرج الهواء في الجزء العلوي من الشفرة من خلال رف الكفن. في مثل هذا المخطط ، هناك عدم انتظام كبير في درجة الحرارة على طول جنيح الشفرة - يصل إلى 150-250 درجة مئوية ، مما يؤثر سلبًا على خصائص قوة الشفرة. يستخدم المخطط في المحركات ذات درجات حرارة الغاز حتى 1130 درجة مئوية.

طريق اخر تبريد الحمل(1) يعني وجود عاكس خاص داخل الريشة (يتم إدخال قشرة رقيقة الجدران داخل الريشة) ، مما يساهم في إمداد الهواء البارد أولاً بالمناطق الأكثر تسخينًا. يشكل العاكس نوعًا من الفوهة التي تنفخ الهواء في مقدمة الشفرة. اتضح التبريد النفاث للجزء الأكثر تسخينًا. علاوة على ذلك ، يخرج الهواء ، الذي يغسل باقي السطح ، من خلال الفتحات الضيقة الطولية في القلم.

شفرة توربينية للمحرك CFM56.

في مثل هذا المخطط ، يكون التفاوت في درجة الحرارة أقل بكثير ، بالإضافة إلى أن العاكس نفسه ، الذي يتم إدخاله في الشفرة تحت التوتر على طول عدة أحزمة عرضية مركزية ، نظرًا لمرونته ، يعمل كمثبط ويخمد اهتزازات الشفرات. يستخدم هذا المخطط عند درجة حرارة غاز قصوى تبلغ 1230 درجة مئوية.

يتيح نظام نصف الحلقة المزعوم تحقيق مجال درجة حرارة موحد نسبيًا في الشفرة. يتم تحقيق ذلك من خلال الاختيار التجريبي لموقع الأضلاع والدبابيس المختلفة التي توجه تدفق الهواء داخل جسم الشفرة. تسمح هذه الدائرة بدرجة حرارة غاز قصوى تصل إلى 1330 درجة مئوية.

يتم تبريد شفرات الفوهة بالحمل الحراري بشكل مشابه للعمال. عادة ما تكون مصنوعة من تجويف مزدوج مع أضلاع ودبابيس إضافية لتكثيف عملية التبريد. يتم توفير هواء الضغط العالي إلى التجويف الأمامي عند الحافة الأمامية منه إلى التجويف الخلفي (بسبب مراحل الضاغط المختلفة) ويتم إطلاقه في مناطق مختلفة من مجرى الهواء من أجل الحفاظ على الحد الأدنى من فرق الضغط الضروري لضمان سرعة الهواء المطلوبة في قنوات التبريد.

أمثلة على الطرق الممكنة لتبريد ريش الدوار. 1 - الحمل الحراري ، 2 - فيلم الحمل الحراري ، 3 - فيلم الحمل الحراري مع قنوات حلقة معقدة في النصل.

يتم استخدام تبريد الغشاء الحراري (2) عند درجة حرارة غاز أعلى - حتى 1380 درجة مئوية. باستخدام هذه الطريقة ، يتم إطلاق جزء من هواء التبريد من خلال ثقوب خاصة في الشفرة على سطحه الخارجي ، مما ينتج عنه نوعًا ما فيلم الحاجز، والذي يحمي الشفرة من ملامسة تيار الغاز الساخن. تستخدم هذه الطريقة لكل من شفرات العمل والفوهة.

الطريقة الثالثة هي التبريد المسامي (3). في هذه الحالة ، يتم تغطية قضيب الطاقة الخاص بالشفرة بقنوات طولية بمادة مسامية خاصة ، مما يجعل من الممكن إجراء تحرير موحد ومقاوم للسائل المبرد على سطح الشفرة بالكامل ، وغسله بواسطة تدفق الغاز.

لا تزال هذه طريقة واعدة ، والتي لم يتم استخدامها في الممارسة الجماعية لاستخدام المحركات التوربينية الغازية بسبب الصعوبات في اختيار المواد المسامية والاحتمال الكبير لانسداد المسام بسرعة كبيرة. ومع ذلك ، إذا تم حل هذه المشكلات ، يمكن أن تصل درجة حرارة الغاز المفترضة المحتملة مع هذا النوع من التبريد إلى 1650 درجة مئوية.

يتم أيضًا تبريد أقراص التوربينات وأغلفة CA بواسطة الهواء بسبب المراحل المختلفة للضاغط أثناء مروره عبر التجاويف الداخلية للمحرك مع غسل الأجزاء المبردة ثم إطلاقها في مسار التدفق.

نظرًا لنسبة الضغط المرتفعة إلى حد ما في ضواغط المحركات الحديثة ، يمكن أن يكون لهواء التبريد نفسه درجة حرارة عالية إلى حد ما. لذلك ، لتحسين كفاءة التبريد ، يتم اتخاذ تدابير لخفض درجة الحرارة هذه مسبقًا.

للقيام بذلك ، يمكن تمرير الهواء ، قبل إدخاله في التوربينات الموجودة على الشفرات والأقراص ، من خلال حواجز شبكية خاصة ، على غرار توربين SA ، حيث يتم لف الهواء في اتجاه دوران المكره ، والتوسع والتبريد في نفس الوقت. يمكن أن تكون كمية التبريد 90-160 درجة.

لنفس التبريد ، يمكن استخدام مشعات هواء إلى هواء مبردة بواسطة هواء ثانوي. في محرك AL-31F ، يقلل هذا المبرد درجة الحرارة إلى 220 درجة في الرحلة و 150 درجة على الأرض.

لاحتياجات التبريد توربينات الطيرانيتم أخذ كمية كبيرة من الهواء من الضاغط. على محركات مختلفة - ما يصل إلى 15-20٪. هذا يزيد بشكل كبير من الخسائر التي تؤخذ في الاعتبار في حساب الديناميكي الحراري للمحرك. تحتوي بعض المحركات على أنظمة تقلل من إمداد الهواء للتبريد (أو تغلقه تمامًا) في ظروف تشغيل المحرك المنخفضة ، مما يؤثر بشكل إيجابي على الكفاءة.

مخطط التبريد للمرحلة الأولى من المحرك التوربيني NK-56. يظهر أيضًا موانع تسرب قرص العسل وشريط فصل التبريد في أوضاع تشغيل المحرك المخفّضة.

عند تقييم كفاءة نظام التبريد ، عادةً ما تؤخذ في الاعتبار الخسائر الهيدروليكية الإضافية على الشفرات بسبب التغيير في شكلها أثناء إطلاق هواء التبريد. كفاءة التوربينات المبردة الحقيقية أقل بحوالي 3-4٪ من التوربينات غير المبردة.

شيء عن صنع الشفرة ...

على المحركات النفاثة من الجيل الأول ، تم تصنيع شفرات التوربينات بشكل أساسي طريقة الختمتليها معالجة مطولة. ومع ذلك ، في الخمسينيات من القرن الماضي ، أثبت المتخصصون في VIAM بشكل مقنع أن السبائك المصبوبة وليست السبائك المشغولة هي التي فتحت آفاقًا لزيادة مستوى مقاومة الشفرات للحرارة. تدريجيًا ، تم الانتقال إلى هذا الاتجاه الجديد (بما في ذلك في الغرب).

في الوقت الحاضر ، تُستخدم تقنية الصب الدقيق الخالي من النفايات في الإنتاج ، مما يجعل من الممكن إنتاج شفرات ذات تجاويف داخلية محددة بشكل خاص تُستخدم لتشغيل نظام التبريد (ما يسمى بالتكنولوجيا صب الاستثمار).

هذه ، في الواقع ، الطريقة الوحيدة الآن للحصول على شفرات مبردة. كما أنه تحسن بمرور الوقت. في المراحل الأولى ، باستخدام تقنية القولبة بالحقن ، تم إنتاج شفرات بأحجام مختلفة. حبيبات التبلور، والتي تتشابك بشكل غير موثوق مع بعضها البعض ، مما قلل بشكل كبير من قوة المنتج وعمر الخدمة.

في وقت لاحق ، وباستخدام المعدلات الخاصة ، بدأوا في إنتاج شفرات مبردة مصبوبة بحبيبات هيكلية موحدة ومتوازنة ودقيقة. تحقيقا لهذه الغاية ، في الستينيات ، طورت VIAM أول سبائك مقاومة للحرارة محلية متسلسلة لصب ZhS6 ، ZhS6K ، ZhS6U ، VZhL12U.

كانت درجة حرارة تشغيلها أعلى بمقدار 200 درجة من درجة حرارة السبيكة القابلة للتشوه EI437A / B (KhN77TYu / YuR) ، والتي كانت شائعة بعد ذلك. عملت الشفرات المصنوعة من هذه المواد لمدة 500 ساعة على الأقل دون ظهور علامات فشل مرئية. لا يزال هذا النوع من تقنيات التصنيع مستخدمًا حتى يومنا هذا. ومع ذلك ، تظل حدود الحبوب نقطة ضعف في بنية الشفرة ، ويبدأ تدميرها على طولها.

لذلك ، مع نمو حمولة خصائص العمل الحديث توربينات الطائرات(الضغط ، درجة الحرارة ، أحمال الطرد المركزي) ، أصبح من الضروري تطوير تقنيات جديدة لتصنيع الشفرات ، لأن الهيكل متعدد الحبوب لم يعد يلبي ظروف التشغيل الثقيلة في كثير من النواحي.

أمثلة على هيكل المادة المقاومة للحرارة لريش الدوار. 1 - حجم حبيبات متساوية ، 2 - تبلور اتجاهي ، 3 - بلورة مفردة.

هكذا ظهر " طريقة التبلور الاتجاهي". باستخدام هذه الطريقة ، لا تتشكل حبيبات معدنية متساوية الشكل في صب تصلب الشفرة ، ولكن بلورات عمودية طويلة ، ممدودة بشكل صارم على طول محور النصل. هذا النوع من الهيكل يزيد بشكل كبير من مقاومة الكسر للشفرة. إنها مثل المكنسة ، التي يصعب كسرها ، على الرغم من أن كل من الأغصان المكونة لها تتكسر دون مشاكل.

تم تطوير هذه التقنية لاحقًا لتصبح أكثر تقدمًا " طريقة صب الكريستال واحد"، عندما تكون الشفرة عبارة عن بلورة كاملة تقريبًا. تم تثبيت هذا النوع من الشفرات الآن أيضًا في العصر الحديث توربينات الطيران. لتصنيعها ، يتم استخدام سبائك خاصة ، بما في ذلك السبائك المحتوية على الرينيوم.

في السبعينيات والثمانينيات ، طورت VIAM سبائك لصب شفرات التوربينات مع بلورة اتجاهية: ZhS26 ، ZhS30 ، ZhS32 ، ZhS36 ، ZhS40 ، VKLS-20 ، VKLS-20R ؛ وفي التسعينيات - سبائك مقاومة للتآكل مع عمر خدمة طويل: ZhSKS1 و ZhSKS2.

علاوة على ذلك ، من خلال العمل في هذا الاتجاه ، أنتجت VIAM من بداية عام 2000 حتى الوقت الحاضر سبائك عالية المقاومة للحرارة من الرنيوم من الجيل الثالث: VZhM1 (9.3٪ Re) ، VZhM2 (12٪ Re) ، ZhS55 (9٪ Re) و VZhM5 (4٪ إعادة). لزيادة تحسين الخصائص على مدى السنوات العشر الماضية ، تم إجراء دراسات تجريبية أسفرت عن سبائك تحتوي على الرينيوم والروثينيوم من الجيل الرابع - VZhM4 والأجيال الخامسة VZhM6.

كمساعدين ...

كما ذكرنا سابقًا ، يتم استخدام التوربينات التفاعلية (أو النشطة التفاعلية) فقط في محركات التوربينات الغازية. ومع ذلك ، في الختام ، يجدر بنا أن نتذكر ذلك من بين المستخدمين توربينات الطائراتهناك أيضا نشطة. يؤدون بشكل أساسي مهام ثانوية ولا يشاركون في تشغيل المحركات الرئيسية.

ومع ذلك فإن دورهم غالبًا ما يكون مهمًا جدًا. في هذه الحالة ، يتعلق الأمر مقبلات الهواءتستخدم للتشغيل. يوجد أنواع مختلفةأجهزة بدء تستخدم لتدوير دوارات المحركات التوربينية الغازية. ربما يحتل مشغل الهواء المكان الأبرز بينهم.

بادئ تشغيل الهواء المروحي.

هذه الوحدة ، في الواقع ، على الرغم من أهمية الوظائف ، هي في الأساس بسيطة للغاية. الوحدة الرئيسية هنا هي توربين نشط ذو مرحلتين أو مرحلتين ، والذي يقوم بتدوير دوار المحرك من خلال علبة تروس وصندوق قيادة (عادة ما يكون دوارًا منخفض الضغط في محرك توربوفان).

موقع مشغل الهواء وخط عمله على المحرك المروحي ،

يتم تدوير التوربين نفسه بواسطة تيار من الهواء يأتي من مصدر أرضي ، أو من وحدة APU على متن الطائرة ، أو من محرك طائرة آخر يعمل بالفعل. عند نقطة معينة في دورة البداية ، سوف ينفصل المبدئ تلقائيًا.

في مثل هذه الوحدات ، اعتمادًا على معلمات الإخراج المطلوبة ، يمكن للمرء أيضًا استخدامها التوربينات الشعاعية. يمكن استخدامها أيضًا في أنظمة تكييف الهواء في كبائن الطائرات كعنصر من عناصر المبرد التوربيني ، حيث يتم استخدام تأثير التمدد وانخفاض درجة حرارة الهواء على التوربين لتبريد الهواء الداخل للكابينة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام كل من التوربينات المحورية النشطة والشعاعية في أنظمة الشحن التوربيني لمحركات الطائرات الترددية. بدأت هذه الممارسة حتى قبل أن تصبح التوربين أهم وحدة GTE وتستمر حتى يومنا هذا.

مثال على استخدام التوربينات الشعاعية والمحورية في الأجهزة المساعدة.

تُستخدم أنظمة مماثلة تستخدم الشاحن التوربيني في السيارات وبشكل عام في أنظمة إمداد الهواء المضغوط المختلفة.

وبالتالي ، فإن توربينات الطيران تخدم الناس بشكل جيد بمعنى مساعد.

———————————

حسنًا ، ربما هذا كل شيء لهذا اليوم. في الواقع ، لا يزال هناك الكثير مما يجب كتابته من حيث المعلومات الإضافية ومن حيث الوصف الأكثر اكتمالًا لما قيل بالفعل. الموضوع واسع جدا. ومع ذلك ، من المستحيل فهم ضخامة :-). للتعارف العام ، ربما هذا يكفي. شكرا لك على القراءة حتى النهاية.

حتى نلتقي مجددا…

في نهاية الصورة ، "في غير محله" في النص.

مثال على توربين نفاث نفاث أحادي المرحلة.

نموذج aeolipil مالك الحزين في متحف كالوغا للملاحة الفضائية.

صياغة مجس فيديو منظار Vucam XO.

شاشة منظار Vucam XO متعدد الوظائف.

المنظار Vucam XO.

مثال على طلاء واقي حراري على شفرات CA لمحرك GP7200.

ألواح قرص العسل المستخدمة في الأختام.

المتغيرات المحتملة لعناصر ختم المتاهة.

متاهة ختم قرص العسل.

يحتل إنتاج شفرات GTE مكانة خاصة في صناعة محركات الطائرات ، ويرجع ذلك إلى عدد من العوامل ، أهمها:

الشكل الهندسي المعقد للجنيح وساق الشفرة ؛

دقة تصنيع عالية

استخدام مواد باهظة الثمن ونادرة لتصنيع الشفرات ؛

الإنتاج الضخم للشفرات.

تجهيز العملية التكنولوجية لتصنيع الشفرات بمعدات متخصصة باهظة الثمن ؛

تعقيد التصنيع الكلي.

إن شفرات الضاغط والتوربينات هي أكثر أجزاء محركات التوربينات الغازية ضخامة. يصل عددهم في مجموعة محرك واحدة إلى 3000 ، وتبلغ كثافة اليد العاملة في التصنيع 25 ... 35 ٪ من إجمالي كثافة العمالة للمحرك.

ريشة لوح الكتف لها شكل مكاني معقد ممتد

يتراوح طول جزء العمل للقلم من 30-500 مم مع ملف تعريف متغير في مقاطع عرضية على طول المحور. هذه الأقسام موجهة بدقة بالنسبة إلى مستوى التصميم الأساسي وملف التعشيق. في المقاطع العرضية ، يتم إعطاء القيم المحسوبة للنقاط التي تحدد ملف تعريف الجزء الخلفي وحوض الشفرة في نظام الإحداثيات. يتم إعطاء قيم هذه الإحداثيات بطريقة جدولية. يتم تدوير المقاطع العرضية بالنسبة لبعضها البعض وإنشاء تحريف لريش النصل.

يتم تحديد دقة الملف الجانبي للريشة في نظام الإحداثيات من خلال الانحراف المسموح به عن القيم الاسمية المعطاة لكل نقطة ملف تعريف للجناح. في المثال ، هذا 0.5 مم ، بينما الخطأ الزاوي في التواء القلم يجب ألا يتجاوز 20 بوصة.

سمك القلم له قيم صغيرة ؛ عند مدخل ومخرج تدفق الهواء إلى الضاغط ، يتراوح من 1.45 مم إلى 2.5 مم للأقسام المختلفة. في هذه الحالة ، يتراوح تحمل السماكة من 0.2 إلى 0.1 ملم. يتم وضع متطلبات عالية أيضًا على تشكيل نصف قطر الانتقال عند مدخل ومخرج الجنيح ذو الشفرة. يتغير نصف القطر في هذه الحالة من 0.5 مم إلى 0.8 مم.

يجب أن تكون خشونة ملف تعريف الجناح الجانبي للريشة 0.32 ميكرومتر على الأقل.

يوجد في الجزء الأوسط من جنيح الشفرة أرفف داعمة ذات تصميم جانبي معقد. تلعب هذه الأرفف دور أسطح التصميم المساعدة للشفرات ، ويتم تطبيق طلاء السبائك الصلبة من كربيد التنجستن وكربيد التيتانيوم على أسطح التحميل الخاصة بهم. أرفف الغطاء الأوسط ، التي تتصل ببعضها البعض ، تنشئ حلقة دعم واحدة في العجلة الأولى لدوار الضاغط.

يوجد في الجزء السفلي من الشفرة رف قفل ، له شكل مكاني معقد مع معلمات مقطعية متغيرة. تخلق الأرفف السفلية للشفرات دائرة مغلقة في عجلة الضاغط وتوفر إمدادًا سلسًا للهواء للضاغط. يتم تغيير الفجوة بين هذه الرفوف في حدود 0.1 ... 0.2 مم. يحتوي الجزء العلوي من الجنيح ذو الشفرة على سطح مُشكَّل ، حيث توجد شبكة التوليد الخاصة به بالضبط بالنسبة إلى ملف تعريف القفل والحافة الأمامية للجناح الجنيحي. يعتمد الخلوص بين قمم الشفرات ومبيت عجلة الجزء الثابت للضاغط على دقة هذا الملف الشخصي.

يخضع ملف تعريف العمل لشفرة الريشة لأرفف الكفن والقفل لطرق معالجة تصلب من أجل خلق ضغوط انضغاطية على أسطح المولدات. تُفرض أيضًا متطلبات عالية على حالة أسطح الشفرات ، والتي لا يُسمح فيها بالشقوق والحروق وعيوب التصنيع الأخرى.

تنتمي مادة الشفرة إلى مجموعة التحكم الثانية ، والتي توفر فحصًا شاملاً لجودة كل شفرة. بالنسبة لمجموعة الشفرات ، يتم أيضًا تحضير عينة خاصة ، والتي تخضع للتحليل المختبري. متطلبات جودة شفرات الضاغط عالية جدًا.

تحدد طرق الحصول على الفراغات الأولية لهذه الأجزاء واستخدام الطرق التقليدية والخاصة لمزيد من المعالجة جودة الإنتاج والمؤشرات الاقتصادية للإنتاج. يتم الحصول على الفراغات الأولية لشفرات الضاغط عن طريق الختم. في هذه الحالة ، يمكن الحصول على قطع عمل ذات دقة متزايدة ، مع بدلات صغيرة للتشغيل الآلي. فيما يلي نأخذ بعين الاعتبار العملية التكنولوجية لتصنيع شفرات الضاغط ، قطعة العمل الأصلية ، والتي تم الحصول عليها عن طريق الختم الساخن بالدقة العادية. عند إنشاء مثل هذا الشغل ، تم تحديد الطرق التي تقلل من تعقيد التصنيع وتنفيذ المؤشرات المدرجة ، جودة شفرات الضاغط.

عند تطوير العملية التكنولوجية ، تم تحديد المهام التالية:

إنشاء الفراغ الأولي عن طريق الختم الساخن مع الحد الأدنى المسموح به لريش النصل.

خلق أرباح تكنولوجية للتوجيه والتثبيت الموثوق لقطعة العمل في النظام التكنولوجي.

تطوير المعدات التكنولوجية وتطبيق طريقة توجيه قطعة العمل الأولية في النظام التكنولوجي بالنسبة إلى ملف تعريف الجنيح للشفرة من أجل توزيع (تحسين) البدل في مراحل مختلفة من المعالجة.

استخدام آلة CNC لمعالجة الخطوط المعقدة في عمليات الطحن.

استخدام طرق المعالجة النهائية عن طريق الطحن والتلميع مع ضمان مؤشرات جودة الأسطح.

إنشاء نظام مراقبة الجودة لتنفيذ العمليات في مراحل الإنتاج الرئيسية.

تقنية الطريق لتصنيع الشفرات. يتم تنفيذ الختم وجميع العمليات ذات الصلة باستخدام تقنية الختم الساخن التقليدية الدقيقة. تتم المعالجة على مكابس كرنك وفقًا للمتطلبات الفنية. منحدرات الختم هي 7 ... 10 درجات. يتم تنفيذ نصف قطر الانتقال لأسطح الختم داخل R = 4 مم. تفاوتات للأبعاد الأفقية والعمودية وفقًا لـ IT-15. الإزاحة المسموح بها على طول خط فصل الطوابع لا تزيد عن 2 مم. يخضع ريش الشغل الأصلي للتشغيل الجانبي. يجب ألا تتجاوز آثار الفلاش على طول محيط قطعة العمل بالكامل 1 مم.

تعد شفرات الضاغط واحدة من أكثر منتجات المحركات أهمية وإنتاجًا بكميات كبيرة ، ولها عمر خدمة يتراوح من عدة ساعات إلى عدة عشرات الآلاف من الساعات ، وتشهد مجموعة واسعة من التأثيرات من الضغوط الديناميكية والثابتة ، وتدفق الغاز عالي الحرارة الذي يحتوي على مواد كاشطة الجسيمات ، وكذلك المنتجات المؤكسدة للبيئة ووقود الاحتراق. في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أنه ، اعتمادًا على الموقع الجغرافي للتشغيل وطريقة تشغيل المحرك ، تتراوح درجة الحرارة على طول مساره من -50 ... -40 درجة مئوية إلى

700… 800 درجة مئوية في الضاغط. تُستخدم سبائك التيتانيوم (VT22 ، VT3-1 ، VT6 ، VT8 ، VT33) ، والفولاذ المقاوم للحرارة (EN961 Sh ، EP517Sh) كمواد هيكلية لشفرات ضاغط المحركات التوربينية الغازية الحديثة ، وسبائك الصب القائمة على النيكل (ZhS6U ، ZhS32 ) لشفرات التوربينات.

تُظهر تجربة تشغيل وإصلاح محركات الطائرات العسكرية أن توفير المورد المخصص لـ 500-1500 ساعة يعتمد إلى حد كبير على مستوى الضرر الذي يلحق بالضاغط وشفرات التوربينات. في الوقت نفسه ، يرتبط في معظم الحالات بظهور النكات والتعب والتعب الحراري والتآكل والتآكل الناتج عن الغازات والتآكل.

الانخفاض في حد إجهاد الشفرات للمرحلة الرابعة على أساس 20 * 10 6 دورات هو 30٪ (من 480 ميجا باسكال للشفرات الخالية من العيوب ، إلى 340 ميجا باسكال لشفرات الإصلاح) ، على الرغم من الضغوط القصوى على الشفرات التي تم إصلاحها المرحلة الرابعة ، على الرغم من انخفاضها ، إلا أنها لا تزال تتجاوز بشكل كبير الضغط على حواف الشفرة بدون شقوق. تؤدي النكات الموجودة على شفرات الجزء الدوار للضاغط إلى فقد كبير في قوة إجهاد الشفرات الجديدة. يتم رفض عدد كبير من الشفرات وفقدانها بشكل غير قابل للإصلاح ، حيث تحتوي على شقوق تتجاوز حد تحمل الإصلاح. تتميز الهياكل المصنوعة من التيتانيوم ذات الوزن المنخفض نسبيًا بمقاومة عالية للتآكل وخصائص ميكانيكية جيدة ومظهر جميل.

ربما يعلم الجميع أنه بغض النظر عن مدى صعوبة المحاولة الصينية ، لا يمكنهم نسخ المحركات النفاثة الحديثة. الجميع. ما في وسعهم - قاموا بنسخه وحصلوا على DRY ، لكن لا يزال يتعين شراء المحرك في الاتحاد الروسي. لقد قرأت للتو مقالاً عن WIM: http://www.warandpeace.ru/ru/news/view/74298/ "لا تزال الصين غير قادرة على نسخ محرك نفاث حديث." علاوة على ذلك ، أفهم أن هناك تقنيات حديثة للغاية ، وتطورات ، ورياضيات ، وما إلى ذلك ، وما إلى ذلك ... ولكن لفهم ماهية الأمر بمزيد من التفصيل ، أوصي بقراءة المقالة التالية.

المحركات والمواد

تحدد قوة أي محرك حراري درجة حرارة سائل العمل - في حالة المحرك النفاث ، هذه هي درجة حرارة الغاز المتدفق من غرف الاحتراق. كلما ارتفعت درجة حرارة الغاز ، زادت قوة المحرك ، وزادت قوة الدفع ، وزادت الكفاءة وخصائص الوزن أفضل. المحرك التوربيني الغازي به ضاغط هواء. يتم تشغيلها بواسطة توربينات غازية مثبتة على نفس العمود معها. كمادات الضاغط الهواء الجويما يصل إلى 6-7 أجواء ويرسلها إلى غرف الاحتراق ، حيث يتم حقن الوقود - الكيروسين. إن تدفق الغاز الساخن المتدفق من الغرف - نواتج احتراق الكيروسين - يدور التوربين ، ويطير من خلال الفوهة ، ويخلق دفعًا نفاثًا ، ويدفع الطائرة. تطلبت درجات الحرارة المرتفعة التي تحدث في غرف الاحتراق إنشاء تقنيات جديدة واستخدام مواد جديدة لتصميم أحد أهم عناصر المحرك - الشفرات الثابتة والدوارة للتوربينات الغازية. يجب أن تتحمل ، لعدة ساعات ، دون أن تفقد قوتها الميكانيكية ، درجات الحرارة الهائلة التي يذوب فيها بالفعل العديد من الفولاذ والسبائك. بادئ ذي بدء ، ينطبق هذا على شفرات التوربينات - فهم يرون تدفق الغازات الساخنة المسخنة إلى درجات حرارة أعلى من 1600 كلفن ، نظريًا ، يمكن أن تصل درجة حرارة الغاز أمام التوربين إلى 2200 كلفن (1927 درجة مئوية). في وقت ولادة الطيران النفاث - بعد الحرب مباشرة - لم تكن المواد التي كان من الممكن صنع شفرات منها قادرة على تحمل الأحمال الميكانيكية العالية لفترة طويلة موجودة في بلدنا.
بعد فترة وجيزة من نهاية العظمى الحرب الوطنيةبدأ العمل في إنشاء سبائك لتصنيع شفرات التوربينات بواسطة مختبر خاص في VIAM. برئاسة سيرجي تيموفيفيتش كيشكين.

إلى إنجلترا للمعادن

حتى قبل الحرب ، تم إنشاء أول تصميم محلي لمحرك نفاث نفاث في لينينغراد بواسطة مصمم محركات الطائرات ، Arkhip Mikhailovich Lyulka. في أواخر الثلاثينيات من القرن الماضي ، تعرض للقمع ، ولكن توقع اعتقاله على الأرجح ، تمكن من دفن رسومات المحرك في ساحة المعهد. خلال الحرب ، علمت قيادة البلاد أن الألمان قد صنعوا بالفعل طائرات نفاثة (كانت أول طائرة بمحرك نفاث هي الطائرة الألمانية "Heinkel" He-178 ، التي صُممت عام 1939 كمختبر طيران ؛ والطائرة ذات المحركين "Messerschmitt" Me -262 أصبحت أول طائرة مقاتلة متسلسلة "ثم أطلق عليها ستالين L.P. Beria ، الذي كان مسؤولاً عن التطورات العسكرية الجديدة ، وطالب بالعثور على أولئك الذين يعملون في المحركات النفاثة في بلدنا. تم إطلاق سراح A.M. Lyulka بسرعة ومنحه غرفة في موسكو في شارع غالوشكينا لأول محرك نفاث لتصميم المكاتب. وجد Arkhip Mikhailovich رسوماته وحفرها ، لكن المحرك وفقًا لمشروعه لم يعمل على الفور. ثم أخذوا ببساطة المحرك التوربيني الذي اشتراه من البريطانيين وكرروه مرة واحدة لكن الأمر واجه مواد لم تكن متوفرة في الاتحاد السوفيتي ، لكنها كانت متوفرة في إنجلترا ، وكان تركيبها بالطبع سريًا ، ومع ذلك كان من الممكن فك شفرته.
عند وصوله إلى إنجلترا للتعرف على إنتاج المحركات ، ظهر S. T. Kishkin في كل مكان مرتديًا أحذية ذات نعال سميكة مسامية. وبعد أن قام بجولة في المصنع حيث تمت معالجة شفرات التوربينات ، بالقرب من الماكينة ، كما لو كان بالصدفة ، داس على الرقائق التي سقطت من الجزء. تحطمت قطعة من المعدن في المطاط اللين ، وانحشرت فيه ، ثم تم إخراجها وخضعت بالفعل في موسكو لتحليل شامل. أتاحت نتائج تحليل المعدن الإنجليزي والبحث الخاص الشامل الذي تم إجراؤه في VIAM إمكانية إنشاء أول سبائك نيكل مقاومة للحرارة لشفرات التوربينات ، والأهم من ذلك ، تطوير أسس نظرية هيكلها وإنتاجها.

وقد وجد أن الحاملات الرئيسية لمقاومة الحرارة لهذه السبائك هي جسيمات دون مجهرية من الطور البيني المعدني على أساس مركب Ni 3 Al. يمكن أن تعمل الشفرات المصنوعة من سبائك النيكل الأولى المقاومة للحرارة لفترة طويلة إذا لم تتجاوز درجة حرارة الغاز أمام التوربين 900-1000 كلفن.

الصب بدلا من الختم

تم ختم شفرات المحركات الأولى من سبيكة مصبوبة في قضيب إلى شكل يشبه بشكل غامض منتجًا نهائيًا ، ثم تم تشكيلها بعناية. ولكن هنا نشأت صعوبة غير متوقعة: من أجل زيادة درجة حرارة العمل للمادة ، تمت إضافة عناصر صناعة السبائك إليها - التنغستن ، الموليبدينوم ، النيوبيوم. لكنهم جعلوا السبيكة صلبة لدرجة أنه أصبح من المستحيل ختمها - لا يمكن تشكيلها بطرق التشوه الساخنة.
ثم اقترح كيشكين صب شفرات الكتف. كان المهندسون غاضبين: أولاً ، بعد الصب ، لا يزال يتعين تشكيل الشفرة ، والأهم من ذلك ، كيف يمكن وضع شفرة مصبوبة في المحرك؟ معدن الشفرات المختومة كثيف جدًا ، وقوته عالية ، ويظل المعدن المصبوب أكثر مرونة وأقل متانة من المعدن المختوم. لكن Kishkin تمكن من إقناع المتشككين ، وأنشأت VIAM سبائك خاصة مقاومة للحرارة وتقنية صب الشفرة. تم إجراء الاختبارات ، وبعد ذلك بدأ إنتاج جميع محركات الطائرات النفاثة تقريبًا بشفرات التوربينات المصبوبة.
كانت الشفرات الأولى صلبة ولم تستطع تحمل درجات الحرارة العالية لفترة طويلة. كان من الضروري إنشاء نظام للتبريد. للقيام بذلك ، قررنا عمل قنوات طولية في الشفرات لتزويد هواء التبريد من الضاغط. لم تكن هذه الفكرة ساخنة جدًا: فكلما زاد تدفق الهواء من الضاغط إلى التبريد ، قل تدفقه إلى غرف الاحتراق. ولكن لم يكن هناك مكان نذهب إليه - يجب زيادة موارد التوربينات بأي ثمن.

بدأوا في تصميم الشفرات بعدة قنوات تبريد تقع على طول محور النصل. ومع ذلك ، سرعان ما أصبح من الواضح أن مثل هذا التصميم غير فعال: يتدفق الهواء عبر القناة بسرعة كبيرة ، ومساحة السطح المبرد صغيرة ، والحرارة لا تتم إزالتها بشكل كافٍ. لقد حاولوا تغيير تكوين التجويف الداخلي للشفرة عن طريق إدخال عاكس هناك ، مما يؤدي إلى انحراف تدفق الهواء وتأخيره ، أو إنشاء قنوات ذات شكل أكثر تعقيدًا. في مرحلة ما ، توصل المتخصصون في محركات الطائرات إلى فكرة مغرية - لإنشاء شفرة خزفية بالكامل: السيراميك يتحمل درجات حرارة عالية جدًا ، ولا يحتاج إلى التبريد. لقد مر ما يقرب من خمسين عامًا منذ ذلك الحين ، ولكن حتى الآن لم يصنع أحد في العالم محركًا بشفرات من السيراميك ، على الرغم من استمرار المحاولات.

كيف يتم صنع المجرفة المصبوبة

تسمى تقنية تصنيع شفرات التوربينات بصب الاستثمار. أولاً ، يُصنع نموذج شمعي للشفرة المستقبلية ، ويصب في قالب ، حيث يتم وضع أسطوانات الكوارتز أولاً بدلاً من قنوات التبريد المستقبلية (فيما بعد بدأوا في استخدام مواد أخرى). النموذج مغطى بكتلة خزفية سائلة. بعد أن يجف ، يذوب الشمع بالماء الساخن ، وتُطلق كتلة السيراميك. اتضح شكلاً يمكنه تحمل درجة حرارة المعدن المنصهر من 1450 إلى 1500 درجة مئوية ، اعتمادًا على درجة السبيكة. يُسكب المعدن في القالب ، الذي يتجمد على شكل شفرة نهائية ، ولكن بقضبان كوارتز بدلاً من القنوات الموجودة بالداخل. تتم إزالة القضبان عن طريق إذابتها في حمض الهيدروفلوريك. يتم تنفيذ هذه العملية في مكان مغلق بإحكام في الداخلعامل في بدلة فضاء بخرطوم لتزويد الهواء. التكنولوجيا غير ملائمة وخطيرة وضارة.
لاستبعاد هذه العملية ، بدأت VIAM في صنع قضبان أكسيد الألومنيوم بإضافة 10-15٪ أكسيد السيليكون الذي يذوب في القلويات. لا تتفاعل مادة الشفرات مع القلويات ، وتتم إزالة بقايا أكسيد الألومنيوم بنفث قوي من الماء.
في الحياة اليومية ، اعتدنا على اعتبار منتجات الصب خشنة وخشنة للغاية. لكننا تمكنا من اختيار مثل هذه التركيبات الخزفية بحيث يكون شكلها سلسًا تمامًا ولا يتطلب أي معالجة تقريبًا. هذا يبسط العمل إلى حد كبير: للشفرات شكل معقد للغاية ، وليس من السهل معالجتها.
تتطلب المواد الجديدة تقنيات جديدة. بغض النظر عن مدى ملاءمة إضافة أكسيد السيليكون إلى مادة القضبان ، كان لا بد من التخلي عنها. تبلغ درجة انصهار أكسيد الألومنيوم Al 2 O 3 2050 درجة مئوية ، وأكسيد السيليكون SiO 2 حوالي 1700 درجة مئوية فقط ، ودمرت السبائك الجديدة المقاومة للحرارة القضبان في عملية الصب.
من أجل أن يحتفظ قالب أكسيد الألومنيوم بقوته ، يتم إطلاقه عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة المعدن السائل الذي يُسكب فيه. بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا تتغير الهندسة الداخلية للقالب أثناء الصب: جدران الشفرات رقيقة جدًا ، ويجب أن تتطابق الأبعاد تمامًا مع الأبعاد المحسوبة. لذلك ، يجب ألا يتجاوز الانكماش المسموح به للقالب 1٪.

لماذا رفضت المجرفة المختومة

كما ذكرنا سابقًا ، بعد الختم ، كان لا بد من تشكيل الشفرة. في الوقت نفسه ، ذهب 90 ٪ من المعدن إلى رقائق. تم تعيين المهمة: لإنشاء تقنية صب دقيقة بحيث يتم الحصول على ملف تعريف شفرة معين على الفور ، ولن يكون المنتج النهائي إلا مصقولًا وتطبيقه بطبقة واقية من الحرارة. لا يقل أهمية عن التصميم الذي يتم تشكيله في جسم الشفرة ويقوم بمهمة تبريده.
وبالتالي ، من المهم جدًا صنع شفرة يتم تبريدها بكفاءة دون خفض درجة حرارة غاز العمل ولها قوة عالية على المدى الطويل. تم حل هذه المشكلة عن طريق ترتيب القنوات في جسم النصل والمخارج منه بحيث يظهر غشاء رقيق من الهواء حول الشفرة. في الوقت نفسه ، يقتلون عصفورين بحجر واحد: لا تتلامس الغازات الساخنة مع مادة الشفرة ، وبالتالي لا تسخنها ولا تبرد نفسها.
هناك بعض التشابه هنا مع الحماية الحرارية. صاروخ فضائي. عندما يدخل صاروخ إلى طبقات الغلاف الجوي الكثيفة بسرعة عالية ، يبدأ ما يسمى بالطلاء القرباني الذي يغطي الرأس في التبخر والاحتراق. إنه يأخذ التدفق الحراري الرئيسي ، وتشكل منتجات احتراقه نوعًا من الوسادة الواقية. يعتمد تصميم ريش التوربينات على نفس المبدأ ، حيث يتم استخدام الهواء فقط بدلاً من طلاء الذبيحة. صحيح ، يجب أيضًا حماية الشفرات من التآكل والتآكل.

إجراء صنع الشفرة على النحو التالي. أولاً ، يتم إنشاء سبيكة نيكل بمعايير محددة للقوة الميكانيكية ومقاومة الحرارة ، حيث يتم إدخال إضافات صناعة السبائك في النيكل: 6٪ ألومنيوم ، 6-10٪ تنجستن ، التنتالوم ، رينيوم وقليل من الروثينيوم. إنها تسمح بأداء أقصى درجات الحرارة العالية لسبائك النيكل المصبوب (هناك إغراء لزيادة هذه السبائك باستخدام المزيد من الرينيوم ، لكنها باهظة الثمن بجنون). الاتجاه الواعد هو استخدام النيوبيوم سيليسيد ، لكن هذه مسألة مستقبل بعيد.
ولكن هنا يتم سكب السبيكة في قالب عند درجة حرارة 1450 درجة مئوية وتبرد معه. يتبلور معدن التبريد ، مكونًا حبيبات منفصلة متساوية ، أي بنفس الحجم تقريبًا في جميع الاتجاهات. يمكن أن تكون الحبوب نفسها كبيرة وصغيرة. إنها تلتصق بشكل غير موثوق به ، وانهارت شفرات العمل على طول حدود الحبوب وتحطمت إلى قطع صغيرة. لا يمكن أن تدوم شفرة واحدة أكثر من 50 ساعة. ثم اقترحنا إدخال معدل في مادة قالب الصب - بلورات الكوبالت ألومينات. إنها بمثابة مراكز ، نوى التبلور ، وتسريع عملية تكوين الحبوب. الحبوب موحدة ودقيقة. بدأت الشفرات الجديدة في العمل لمدة 500 ساعة. لا تزال هذه التكنولوجيا التي طورها إ. ن. كابلوف تعمل بشكل جيد. ونحن في VIAM ننتج أطنانًا من الكوبالت ألومينات ونوفرها للمصانع.
نمت قوة المحركات النفاثة ، وزادت درجة حرارة وضغط الغاز النفاث. واتضح أن الهيكل متعدد الحبيبات لمعدن الشفرة لن يكون قادرًا على العمل في ظل الظروف الجديدة. كانت هناك حاجة إلى أفكار أخرى. تم العثور عليها ، وإحضارها إلى مرحلة التطور التكنولوجي وأصبحت تعرف باسم التبلور الموجه. هذا يعني أن المعدن ، عندما يصلب ، لا يشكل حبيبات متساوية ، ولكن بلورات عمودية طويلة ممدودة بشكل صارم على طول محور النصل. سوف تقاوم الشفرة بهذا الهيكل الكسر جيدًا. أتذكر على الفور المثل القديم عن مكنسة لا يمكن كسرها ، على الرغم من أن كل أغصانها تتكسر دون صعوبة.

كيف يتم إجراء عملية التبلور الاتجاهي

لكي تنمو البلورات المكونة للشفرة بشكل صحيح ، تتم إزالة القالب المعدني المنصهر ببطء من منطقة التسخين. في الوقت نفسه ، يقف النموذج مع المعدن السائل على قرص نحاسي ضخم يتم تبريده بالماء. يبدأ نمو البلورات من القاع ويرتفع بمعدل تقريبًا سرعة متساويةخروج القالب من السخان. عند إنشاء تقنية التبلور الاتجاهي ، كان من الضروري قياس وحساب العديد من المعلمات - معدل التبلور ، ودرجة حرارة السخان ، وتدرج درجة الحرارة بين السخان والمبرد ، إلخ. ستنمو البلورات على طول النصل بالكامل. في ظل كل هذه الظروف ، تنمو 5-7 بلورات عمودية طويلة لكل سنتيمتر مربع من قسم الشفرة. مكنت هذه التكنولوجيا من إنشاء جيل جديد من محركات الطائرات. لكننا ذهبنا إلى أبعد من ذلك.
بعد دراسة البلورات العمودية المزروعة بطرق حيود الأشعة السينية ، أدركنا أن الشفرة بأكملها يمكن أن تصنع بالكامل من بلورة واحدة ، والتي لن يكون لها حدود حبيبية - أضعف العناصر الهيكلية التي يبدأ على طولها التدمير. للقيام بذلك ، صنعوا بذرة تسمح فقط لبلورة واحدة بالنمو في اتجاه معين (الصيغة البلورية لمثل هذه البذرة هي 0-0-1 ؛ هذا يعني أن البلورة تنمو في اتجاه المحور Z ، وفي اتجاه X-Y- رقم). تم وضع البذرة في الجزء السفلي من القالب وسكب المعدن ، وتبريده بشكل مكثف من الأسفل. اكتسبت البلورة المفردة المتنامية شكل شفرة.
استخدم المهندسون الأمريكيون بلورة نحاسية مبردة بالماء للتبريد. وبعد عدة تجارب ، استبدلناها بحمام بقصدير مصهور عند درجة حرارة 600-700 كلفن ، مما جعل من الممكن تحديد تدرج درجة الحرارة المطلوب بدقة أكبر والحصول على منتجات عالية الجودة. في VIAM ، تم إنشاء تركيبات مع حمامات لتنمية الشفرات أحادية البلورة - آلات متقدمة للغاية مع التحكم في الكمبيوتر.
في التسعينيات ، عندما انهار الاتحاد السوفياتي ، بقيت الطائرات السوفيتية في ألمانيا الشرقية ، وخاصة مقاتلات MiG. كانت لديهم شفرات من إنتاجنا في محركاتهم. تم فحص معدن الشفرات من قبل الأمريكيين ، وبعد ذلك بقليل وصل المتخصصون إلى VIAM وطلبوا إظهار من قام بإنشائه وكيف. اتضح أنه تم تكليفهم بمهمة صنع شفرات بلورية واحدة بطول متر ، والتي لم يتمكنوا من حلها. لقد صممنا تركيبًا للصب عالي التدرج للشفرات الكبيرة لتوربينات الطاقة وحاولنا تقديم تقنيتنا إلى Gazprom و RAO "UES of Russia" ، لكنهم لم يبدوا أي اهتمام. ومع ذلك ، فقد جهزنا تقريبًا منشأة صناعية لصب الريش التي يبلغ طولها مترًا ، وسنحاول إقناع إدارة هذه الشركات بضرورة تنفيذها.

بالمناسبة ، تعد توربينات صناعة الطاقة مهمة أخرى مثيرة للاهتمام حلها VIAM. بدأ استخدام محركات الطائرات التي نفد عمرها التشغيلي في محطات ضاغط أنابيب الغاز وفي محطات الطاقة التي تغذي مضخات أنابيب النفط. الآن أصبح إنشاء محركات خاصة لهذه الاحتياجات مهمة ملحة تعمل في درجات حرارة وضغط أقل بكثير من غاز العمل ، ولكن لفترة أطول. إذا كان المورد محرك الطائراتحوالي 500 ساعة ، ثم يجب أن تعمل التوربينات على خط أنابيب النفط والغاز 20-50 ألف ساعة. كان من أوائل من تعامل معهم مكتب تصميم سامارا تحت قيادة نيكولاي دميترييفيتش كوزنتسوف.

سبائك مقاومة للحرارة

لا تصبح الشفرة أحادية البلورة صلبة - بداخلها تجويف ذو شكل معقد للتبريد. جنبًا إلى جنب مع CIAM ، قمنا بتطوير تكوين تجويف يوفر معامل كفاءة تبريد (نسبة درجات حرارة معدن الشفرة وغاز العمل) يساوي 0.8 ، أي أعلى مرة ونصف تقريبًا من المنتجات التسلسلية.

هذه هي الشفرات التي نقدمها لمحركات الجيل الجديد. الآن تصل درجة حرارة الغاز أمام التوربين بالكاد إلى 1950 كلفن ، وفي المحركات الجديدة ستصل إلى 2000-2200 كلفن بالنسبة لهم ، لقد طورنا بالفعل سبائك عالية الحرارة تحتوي على ما يصل إلى خمسة عشر عنصرًا من الجدول الدوري ، بما في ذلك الرينيوم و الروثينيوم والطلاءات الواقية من الحرارة ، والتي تشمل النيكل والكروم والألمنيوم والإيتريوم ، وفي المستقبل - السيراميك من أكسيد الزركونيوم المستقر بأكسيد الإيتريوم.

في سبائك الجيل الأول ، كانت كمية صغيرة من الكربون موجودة في شكل كربيد التيتانيوم أو التنتالوم. توجد الكربيدات على طول حدود البلورات وتقلل من قوة السبيكة. تخلصنا من الكربيد واستبدلناه بالرينيوم وزاد تركيزه من 3٪ في العينات الأولى إلى 12٪ في العينات الأخيرة. يوجد القليل من احتياطيات الرينيوم في بلادنا. هناك ودائع في كازاخستان ، ولكن بعد انهيار الاتحاد السوفيتي ، تم شراؤها بالكامل من قبل الأمريكيين ؛ لا تزال جزيرة إيتوروب التي يطالب بها اليابانيون. لكن لدينا الكثير من الروثينيوم ، وفي السبائك الجديدة نجحنا في استبدال الرينيوم به.
يكمن تفرد VIAM في حقيقة أننا قادرون على تطوير كل من السبائك وتقنية إنتاجها وتقنية الصب منتج منتهي. تم استثمار عمل ومعرفة ضخمة لجميع العاملين في VIAM في جميع الشفرات.

مرشح العلوم التقنية I. DEMONIS ، نائب المدير التنفيذي VIAM

يتعلق الاختراع بإنتاج المسابك. يتم تصنيع شفرة المحرك التوربيني الغازي عن طريق الاستثمار في الصب. تحتوي نصل الكتف على ريشة 4 ، وفي نهايتها يوجد كعب 5 ، مصنوع على شكل قطعة واحدة مع ريشة. يحتوي الكعب على منصة 5 أ ، حيث يتكون الحمام الأول 12 بأسطح نصف قطرية 13 وقاع 14. يقلل الحمام 12 من سمك الكعب. في الحمام الأول ، على مستوى منطقة الواجهة 15 بين الريش والكعب ، يتم عمل حمام ثان 16 ، والذي يسمح بسكب المعدن في قالب الصدفة عند نقطة واحدة فقط. بسبب التوزيع المنتظم للمعدن ، يتم منع تكون المسامية في الجرافة. 3 ن. و 3 ز. f-ly ، 4 مرض.

رسومات لبراءة الاختراع RF 2477196

يتعلق الاختراع الحالي بشفرة من المعدن المصبوب وطريقة لصنعها.

يشتمل المحرك التوربيني الغازي ، مثل المحرك التوربيني ، على مروحة ، ومراحل ضاغط واحد أو أكثر ، وغرفة احتراق ، ومراحل توربينية أو أكثر ، وفوهة. يتم تشغيل الغازات بواسطة دوارات المروحة والضاغط والتوربينات ، نظرًا لوجود شفرات نصف قطرية مثبتة على محيط الدوارات.

يجب مراعاة مفاهيم الموضع أو الموقع الداخلي أو الخارجي أو الشعاعي أو الأمامي أو الخلفي فيما يتعلق بالمحور الرئيسي لمحرك التوربينات الغازية واتجاه تدفق الغاز في هذا المحرك.

تحتوي شفرة التوربينات المتحركة على ساق يتم توصيلها بالقرص الدوار ، وهي عبارة عن منصة تشكل عنصرًا من الجدار الداخلي يحد من مسار الهواء والغاز ، وريشة تقع بشكل أساسي على طول المحور الشعاعي ويتم نفخها بالغازات. اعتمادًا على مرحلة المحرك والتوربين ، عند نهايتها بعيدًا عن الجذع ، تنتهي الشفرة بعنصر مستعرض للمحور الرئيسي (الرئيسي) للجناح الجنيح ، يسمى الكعب ، والذي يشكل عنصرًا من الجدار الخارجي يحد من الغاز - مسار.

على السطح الخارجي للكعب ، تصنع واحدة أو أكثر من الألواح الشعاعية أو الأسقلوب ، وتشكل ، جنبًا إلى جنب مع الجدار الثابت المقابل ، حشية متاهة توفر إحكامًا فيما يتعلق بالغازات ؛ لهذا ، كقاعدة عامة ، يتكون الجدار الثابت المذكور على شكل حلقة من مادة قابلة للتآكل ، والتي تحتك بها الألواح. تحتوي الألواح على جانب أمامي وجانب خلفي يقعان بشكل عرضي لتدفق الغاز.

يمكن أن تكون الشفرة أحادية الكتلة ، أي أن الساق والمنصة والريش والكعب مصنوعة على شكل قطعة واحدة. يتم تصنيع الشفرة من خلال عملية صب تسمى "صب الشمع المفقود" وهي معروفة جيدًا لأولئك المهرة في المجال. في هذا الطريق:

في السابق ، كان نموذج لوح الكتف مصنوعًا من الشمع ؛

النموذج مغمور في زلة خزفية مقاومة للحرارة ، تشكل غلافًا بعد إطلاق النار ؛

يتم إذابة الشمع وإزالته لإنتاج "شكل قشرة" من مادة مقاومة للحرارة ، يحدد حجمها الداخلي شكل الشفرة ؛

يُسكب المعدن المنصهر في قالب الصدفة ، بينما يتم دمج العديد من قوالب القشرة في كتلة للصب المتزامن للمعدن ؛

قالب الصدفة مكسور ، مما يجعل من الممكن الحصول على ملعقة معدنية.

عند النقاط التي يتم فيها سكب المعدن في القالب ، تتشكل تراكمات معدنية كبيرة السماكة نسبيًا على الشفرة المعدنية المصبوبة في القالب ، والتي يجب تشكيلها بعد تشكيل الشفرة. كقاعدة عامة ، يتم سكب المعدن على مستوى كعب النصل. يعتبر قطر قناة الصب ، وبالتالي ، التراكم المتشكل لاحقًا كبيرًا ، ويتم السكب بالقرب من ألواح حشية المتاهة ، ذات السماكة الصغيرة ؛ نتيجة لذلك ، إذا تم توفير نقطة سكب واحدة فقط ، فإن المعدن يتم توزيعه بشكل سيئ في قالب القشرة وهناك مشاكل في مسامية الشفرة ، لا سيما على مستوى شفراتها.

يمكن حل هذه المشكلة عن طريق توفير مدخلين للصب ، في حين يتم تقليل قطر قنوات الصب بالمقابل. وبالتالي ، بدلاً من قناة صب واحدة ذات قطر كبير ، يتم الحصول على قناتي صب بقطر أصغر ، متباعدة ، مما يوفر توزيعًا أفضل للمعدن ويتجنب مشاكل المسامية.

ومع ذلك ، فمن المستحسن معالجة مشاكل المسامية هذه بالحفاظ على نقطة صب واحدة فقط.

في هذا الصدد ، فإن هدف الاختراع هو شفرة محرك توربيني غازي ، مصنوعة عن طريق الصب ، تحتوي على ريشة ، في نهايتها كعب ، مصنوع على شكل قطعة واحدة مع الريشة ، والتي تكون بها متصل على مستوى منطقة الواجهة ، بينما يحتوي الكعب على منصة يتم عليها ، وفقًا لصفيحة إحكام واحدة على الأقل ، ويتم عمل الحمام الأول في المنصة ، ويتميز بأن الحمام الثاني يتم في الحمام الأول عند مستوى الواجهة بين الريش والكعب.

يؤدي وجود حمام واحد في حمام آخر على مستوى منطقة الواجهة بين الجنيح والكعب إلى تجنب زيادة السماكة في هذه المنطقة وأثناء تشكيل الشفرة عن طريق الصب ، مما يوفر توزيعًا أفضل للمعدن السائل في القالب. يسمح التوزيع المحسن للمعدن السائل في القالب باستخدام طريقة الصب مع نقطة صب معدنية واحدة. تتمثل ميزة تصنيع الشفرة بنقطة صب واحدة في البساطة الاستثنائية لقالب الغلاف ، وإذا لزم الأمر ، كتلة قوالب القشرة ؛ يتم تقليل تكلفة تصنيع الشفرات مع تحسين جودتها.

بالإضافة إلى ذلك ، تم تحسين كمية المواد عند مستوى الكعب ، مما يقلل من وزن وتكلفة الشفرة.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تحسين الضغوط الميكانيكية على الكعب و / أو الريش ويتم امتصاصها بشكل أفضل بواسطة الشفرة مع تحقيق توزيع أفضل للكتلة.

على نحو مفضل ، يكون الحمام الأول محددًا بالأسطح الشعاعية والقاع ، ويتكون الحمام الثاني في قاع الحمام الأول.

ويفضل أيضًا أن يكون الدرج الثاني مصنوعًا على طول المحور الرئيسي للشفرة مقابل منطقة الواجهة بين الكعب والريش.

من المستحسن أن يتم تشكيل الجنيح للشفرة بجدار صلب وأن يحتوي على أسطح منحنية في منطقة التزاوج ، بينما يحتوي الحمام الثاني على أسطح منحنية نصف قطرية وسطح سفلي ، وأن تكون الأسطح الشعاعية المنحنية للحمام الثاني موازية بشكل أساسي للحوض الثاني. الأسطح المنحنية للجنيح في منطقة التزاوج ، والتي توفر سمكًا ثابتًا للشفرة في منطقة الواجهة.

الهدف من الاختراع هو أيضًا توربين يحتوي على شفرة واحدة على الأقل وفقًا للاختراع الحالي.

الهدف من الاختراع هو أيضًا محرك توربين غازي يحتوي على توربين واحد على الأقل وفقًا للاختراع الحالي.

موضوع الاختراع هو أيضًا طريقة لتصنيع شفرة محرك توربين غازي ، تشتمل على الخطوات التالية:

يصنع نموذج شمعي للشفرة ، يحتوي على ريشة ، يصنع في نهايتها كعب ، مكونًا جزءًا واحدًا مع الريشة ، والتي يتم توصيلها بها على مستوى منطقة الواجهة ، بينما يحتوي الكعب على منصة التي يتم فيها صنع لوح إحكام واحد على الأقل ، بينما يتم إجراء الحمام الأول على المنصة ، ويتم إجراء الحمام الثاني في الحمام الأول على مستوى منطقة الاقتران بين الريشة والكعب ،

ملعقة مصنوعة من الشمع مغمورة في انزلاق مقاوم للحرارة ،

يتكون قالب الصدفة من مادة مقاومة للحرارة ،

يُسكب المعدن المنصهر في قالب القشرة من خلال مدخل سكب واحد ،

شكل الصدفة مكسور ويتم الحصول على ملعقة.

سيكون الاختراع الحالي أكثر وضوحًا من الوصف التالي لتجسيد مفضل للشفرة وفقًا للاختراع الحالي وعملية لعمل الشيء نفسه بالإشارة إلى الرسومات المصاحبة.

تين. الشكل 1 عبارة عن منظر جانبي تخطيطي لشفرة التوربين وفقًا للاختراع الحالي.

تين. 2 هو عرض متساوي القياس من الجزء الأمامي من الجانب الخارجي من كعب لوح الكتف.

تين. الشكل 3 عبارة عن عرض مقطعي للشفرة على طول المستوى الثالث والثالث من الشكل. واحد.

تين. الشكل 4 هو منظر جانبي متساوي القياس للجانب الخارجي من كعب لوح الكتف.

كما يظهر في الشكل. 1 ، يتم تشكيل الشفرة 1 وفقًا للاختراع الحالي بشكل أساسي على طول المحور الرئيسي A ، والذي يكون نصف قطري بشكل أساسي فيما يتعلق بالمحور B لمحرك التوربين الغازي الذي يحتوي على الشفرة 1. في هذه الحالة ، نحن نتحدث عن شفرة التوربينات محرك نفاث. تحتوي نصل الكتف 1 على ساق 2 تقع من الداخل ، ومنصة 3 ، وريشة 4 ، وكعب 5 ، وتقع في الخارج. كعب 5 اصحاب مع ريشة 4 في منطقة الواجهة 15. تم تصميم الساق 2 ليتم تثبيتها في مقبس الدوار للتركيب على هذا الدوار. المنصة 3 مصنوعة بين الساق 2 والقلم 4 وتحتوي على سطح يقع بشكل عرضي فيما يتعلق بالمحور A للشفرة 1 ، مما يشكل عنصر جدار يحد من مسار الهواء والغاز من جانبه الداخلي ؛ يتكون الجدار المذكور من جميع المنصات 3 من الريش 1 من مرحلة التوربينات المعنية ، والتي تكون متجاورة مع بعضها البعض. تقع الريشة 4 بشكل عام على طول المحور الرئيسي A للشفرة 1 ولها شكل ديناميكي هوائي يتوافق مع الغرض منها ، كما هو معروف لأولئك المهرة في المجال. يحتوي الكعب 5 على منصة 5 أ ، وهي مصنوعة في الطرف الخارجي للجنيح 4 بشكل مستعرض بشكل أساسي للمحور الرئيسي A للشفرة 1.

كما يظهر في الشكل. 2 و 4 ، تتكون منصة الكعب 5 من حافة أمامية 6 وحافة خلفية 7 موجهة بشكل عرضي فيما يتعلق بتدفق الغاز (يكون التدفق موازيًا للمحور B للمحرك التوربيني النفاث). هاتان الحافتان المستعرضتان ، الأمامية 6 والخلفية 7 ، متصلتان بحافتين جانبيتين 8 ، 9 ، والتي لها شكل حرف Z: كل حافة جانبية 8 ، 9 تحتوي على قسمين طوليين (8 أ ، 8 ب ، 9 أ ، 9 ب على التوالي) متصل لكل قسم آخر 8 "، 9" ، على التوالي ، والذي يكون عرضيًا بشكل أساسي أو مصنوع بزاوية على الأقل بالنسبة لاتجاه تدفق الغاز. على طول الحواف الجانبية 8 ، 9 يتلامس الكعب 5 مع كعبي نصلتين متجاورتين على الدوار. على وجه الخصوص ، من أجل إخماد الاهتزازات التي تتعرض لها أثناء التشغيل ، يتم تثبيت الشفرات على قرص مع إجهاد الالتواء بشكل أساسي حول محورها الرئيسي أ. الضغط عند دعمه على الشفرات المجاورة على طول المقاطع العرضية 8 "، 9" الحواف الجانبية 8 ، 9.

بدءًا من السطح الخارجي للمنصة 5 أ من الكعب 5 ، يتم تصنيع الألواح الشعاعية 10 ، 11 أو الأسقلوب 10 ، 11 ، في هذه الحالة بمبلغ 2 ؛ من الممكن أيضًا توفير لوحة واحدة فقط أو أكثر من لوحين. كل لوحة 10 ، 11 مصنوعة بشكل مستعرض للمحور B للمحرك التوربيني الغازي ، بدءًا من السطح الخارجي لمنصة الكعب 5 ، بين قسمين طوليين متقابلين (8a ، 8b ، 9a ، 9b) من الحواف الجانبية 8 ، 9 من كعب 5.

تتشكل المنصة 5 أ للكعب 5 بشكل عام بزاوية نصف قطرية فيما يتعلق بالمحور B لمحرك التوربينات الغازية. في الواقع ، في التوربين ، يزداد المقطع العرضي لمسار الهواء والغاز من مدخل إلى مخرج لضمان تمدد الغازات ؛ وهكذا ، تتحرك المنصة 5 أ للكعب 5 بعيدًا عن المحور B للمحرك التوربيني الغازي من المدخل إلى المخرج ، بينما يشكل سطحه الداخلي الحدود الخارجية لمسار الهواء والغاز.

في المنصة 5 أ من الكعب 5 ، يتم تشكيل حمام أول 12 (بسبب تكوين القالب). هذا الحمام الأول 12 عبارة عن تجويف يتكون من الأسطح المحيطية 13 لتشكيل حافة ، والتي يتم تصنيعها بدءًا من السطح الخارجي لـ المنصة 5 أ ومتصلة بالسطح 14 ، وتشكل الجزء السفلي 14 من الحمام 12. الأسطح الطرفية 13 مرتبة بشكل نصف قطري وفي هذه الحالة منحنية من الداخل ، وتشكل رفيقة بين السطح الخارجي للمنصة 5 أ و سطح قاع 14 من الحمام 12. هذه الأسطح الشعاعية المنحنية 15 بشكل عام موازية للحواف الجانبية 8 ، 9 والحواف المستعرضة 6 ، 7 منصات 5 أ من الكعب 5 ، تتبع شكلها عند النظر إليها من أعلى (على طول المحور الرئيسي أ للشفرة 1). قد لا تحتوي بعض مناطق الكعب 5 على مثل هذه الأسطح الشعاعية 13 ، وفي هذه الحالة يذهب سطح قاع 14 من الحمام 12 مباشرة إلى الحافة الجانبية (انظر الحافة 9 أ في الشكل 2) (تجدر الإشارة إلى ذلك في الشكل 2). 4. هذه المناطق ليست في نفس المكان).

تم بالفعل استخدام حمام 12 من هذا النوع في ملاعق معروفة. وتتمثل وظيفتها في تفتيح الكعب 5 مع الإبقاء عليه الخصائص الميكانيكية: سمك المنصة 5 أ من الكعب 5 مهم بالقرب من الحواف الجانبية 8 ، 9 ، حيث تتعرض أسطحها الجانبية ، الملامسة للشفرات المجاورة ، لضغوط قوية أثناء دوران الشفرة 1 ، بينما السطوح المركزية جزء من المنصة 5 أ من الكعب 5 ، والذي يتعرض لضغط أقل ، مصنوع من خلال تجويف يشكل الحمام الأول 12.

بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الكعب على حمام 16 في الحمام الأول 12 ، المشار إليه فيما بعد بالحمام الثاني 16. الحمام الثاني 16 مصنوع على مستوى منطقة الواجهة 15 بين الكعب 5 والريش 4. على وجه الخصوص ، يتكون الحمام الثاني على طول المحور الرئيسي A للشفرة 1 مقابل المنطقة 15 التي تقترن بين الكعب 5 والريش 4.

الحمام الثاني 16 عبارة عن تجويف مكون من أسطح طرفية 17 ، يشكل جانبًا يربط السطح السفلي 14 من الحمام الأول 12 بالسطح 18 ، والذي يشكل قاع الحمام الثاني 16 (ويقع على الجانب الداخلي مع فيما يتعلق بالسطح السفلي 14 من الحمام الأول 12). الأسطح الطرفية 17 مرتبة بشكل شعاعي إلى حد كبير ، وفي هذه الحالة تكون منحنية على الجانبين الخارجي والداخلي ، وتشكل رفيقة بين السطح السفلي 14 من الحوض الأول 14 والسطح السفلي 18 للحوض الثاني 16. هذه الأسطح الشعاعية المنحنية 17 بشكل أساسي موازية لأسطح الريشة 4 ، متبعة شكلها عند النظر إليها من الأعلى (على طول المحور الرئيسي أ للشفرة 1) (انظر الشكل 4).

يتم تصنيع الحوض الثاني 16 أثناء التشكيل (بمعنى آخر ، تم تكييف تكوين قالب الغلاف لقولبة الشفرة 1 لتشكيل مثل هذا الحوض 16). يتم تصنيع الشفرة عن طريق الصب على نماذج الشمع المفقودة ، كما هو موضح أعلاه في الوصف.

يتجنب وجود الحمام الثاني 16 السماكة الزائدة في المنطقة 15 من الواجهة بين الكعب 5 والريش 4. ونتيجة لذلك ، أثناء صب المعدن في قالب الصدفة ، يتم توزيع المعدن بشكل متساوٍ ، مما يجعل من الممكن تجنب تكوين المسامية ، حتى لو تم سكب المعدن عند نقطة سكب واحدة فقط.

وبالتالي ، يمكن تصنيع الشفرة 1 عن طريق عملية صب الاستثمار بمدخل سكب معدني سائل واحد لكل قالب قشرة ، وهذه العملية أبسط وأرخص. إذا تم دمج النماذج في كتل ، فإن الطريقة تكون أبسط. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال سكب القالب الصدفي من خلال مدخل سكب واحد ، فإن الشفرة المصنعة تحتوي على تراكم متبقي واحد فقط ، والذي يتم إزالته عن طريق المعالجة الآلية. تشغيل مثل هذا الجزء أسهل.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل الوزن وبالتالي تكلفة الشفرة 1 بسبب وجود الدرج الثاني 16 ، في حين يتم توزيع الضغوط على الكعب 5 ، وكذلك الضغوط على الريشة 4 ، و ، لذلك ، يدركها النصل بشكل أفضل 1.

في هذه الحالة ، يتم تصنيع القلم 4 على شكل جدار صلب ، أي بدون تبريد بمساعدة سترة أو تجويف مصنوع بسماكة جداره. على نحو مفضل ، تم تصميم الأسطح الطرفية 17 والسطح السفلي 18 من الحوض الثاني 16 بطريقة تجعل سمك المضرب 1 ثابتًا إلى حد كبير في الواجهة 15 بين الكعب 5 والريش 4. هذه الميزة المميزة واضحة بشكل واضح مرئي في FIG. 3. على وجه الخصوص ، إذا قمنا بتعيين 15 أ ، 15 ب للأسطح المنحنية للريشة 4 عند مستوى منطقة الواجهة 15 بين الريشة 4 والكعب 5 ، إذن في الشكل. 3 يمكن ملاحظة أن الأسطح المنحنية الشعاعية 17 من الحمام الثاني 16 متوازية إلى حد كبير مع الأسطح المنحنية 15 أ ، 15 ب من الريشة 4 ، التي توجد عليها. في النموذج الموضح ، لا يتطابق نصف قطر الأسطح الشعاعية المنحنية 17 للحمام الثاني 16 مع نصف قطر الأسطح المنحنية المقابلة 15 أ ، 15 ب للريشة 4 ، ولكن مع ذلك فإن هذه الأسطح متوازية إلى حد كبير.

جزء من الحمام الثاني 16 ، يقع في FIG. 3 على اليسار ، يتميز بشكل منحني مستمر دون أي مساحة مسطحة بين السطح الشعاعي المنحني 13 من الدرج الأول 12 ، والقاع 14 من الدرج الأول 12 والسطح الشعاعي المنحني 17 من الدرج الثاني 16. ومع ذلك ، على جزء من الدرج الثاني 16 ، الموجود في الشكل. رقم 3 على اليمين ، كل منطقة من هذه المناطق مرئية بوضوح. يعتمد تنفيذ الأقسام المختلفة بينهما في المنطقة قيد الدراسة (في القسم) على موضع أسطح الكعب 5 بالنسبة إلى أسطح الريش 4.

تم وصف الاختراع لشفرة توربين متحركة. ومع ذلك ، في الواقع ، يمكن تطبيقه على أي شفرة ، مصنوعة عن طريق الصب وتحتوي على ريشة ، وفي نهايتها يتم صنع كعب على شكل قطعة واحدة مع ريشة.

مطالبة

1. نصل المحرك التوربيني الغازي ، المصنوع عن طريق الصب ، والذي يحتوي على ريشة ، يوجد في نهايتها كعب ، مصنوع على شكل قطعة واحدة ذات ريشة ، يتم توصيلها بها على مستوى منطقة الواجهة ، بينما يحتوي الكعب على منصة يوجد عليها لوحة واحدة على الأقل مانعة للتسرب ، ويتم عمل الحمام الأول في المنصة ، ويتميز بأنه يتم إجراء الحمام الثاني في الحمام الأول على مستوى منطقة الواجهة بين الريشة والكعب.

2. ملعقة وفقًا لعنصر الحماية 1 ، حيث يتم تحديد الحمام الأول بواسطة أسطح نصف قطرية وقاع ، ويتم تشكيل الحمام الثاني في قاع الحمام الأول.

3. الشفرة وفقًا للمطالبة 1 ، حيث يتم عمل الدرج الثاني على طول المحور الرئيسي (أ) للشفرة المقابلة لمنطقة الواجهة بين الكعب والريش.

4. الشفرة وفقًا للمطالبة 3 ، حيث يتكون القلم من جدار صلب ويحتوي على أسطح منحنية في منطقة التزاوج ، ويحتوي الدرج الثاني على أسطح منحنية نصف قطرية وسطح سفلي ، بينما تحتوي الأسطح الشعاعية المنحنية للدرج الثاني توجد بشكل أساسي موازية للأسطح المنحنية للقلم في منطقة الواجهة ، مما يوفر سمكًا ثابتًا للشفرة في منطقة الواجهة.

5. توربين يحتوي على شفرة واحدة على الأقل وفقًا للمطالبة 1.

6. محرك توربيني غازي يحتوي على توربين واحد على الأقل وفقًا للمطالبة 5.

1

تدرس الورقة طرق تصنيع شفرات ضاغط الضغط العالي لمحركات التوربينات الغازية. الطريقة الأولى هي معالجة ملف تعريف ريشة النصل عن طريق الطحن على آلات الإحداثيات مع التحكم العددي ، متبوعًا بالتحسين اليدوي. الطريقة الثانية هي المعالجة الكهروكيميائية ، حيث يتم استبعاد المعالجة الميكانيكية واليدوية لريشة الريش. تمت دراسة مشاكل تصنيع ريش الضاغط بالطحن. يتم عرض المهام الفعلية ، والتي سيؤدي حلها إلى تحسين الدقة والجودة والقضاء على الطحن اليدوي والتلميع. يتم إعطاء مزايا المعالجة الكهروكيميائية. يتم تقديم وتحليل التكاليف ومدخلات العمالة لإعداد الإنتاج والتكاليف ومدخلات العمل لتصنيع الشفرات. كما يعرض البحث نتائج قياسات شفرات الضاغط. تم الحصول على أفضل النتائج من حيث الدقة والاستقرار في هندسة شكل القلم نتيجة للمعالجة الكهروكيميائية.

المعالجة الكهروكيميائية

طحن

تحليل مقارن

محرك التوربينات الغازية

1. Galiev V.E. ، Fatkullina D.Z. عملية تكنولوجية منظورية لتصنيع شفرات ضاغط دقيق [نص] / V.E. جاليف ، د. Fatkullina // Vestnik UGATU. - 2014. - رقم 3. - ص 9-105.

2. Nekhorosheev M.V. استخدام النمذجة الحجمية والمستوية لخلية كهروكيميائية ذات قطبين في برنامج ANSYS [نص] / M.V. Nekhorosheev ، N.D. برونيشيف ، ج. سميرنوف // نشرة جامعة سمارة. هندسة الطيران والتقنيات والهندسة الميكانيكية. - 2012. - رقم 3–3. - ص 98-102.

3. Lunev A.N. تحسين المعلمات لطحن شفرات GTE على آلات CNC [نص] / A.N. لونيف ، ل. مويسيفا ، م. Solomin // أخبار مؤسسات التعليم العالي. تكنولوجيا الطيران. - 2007. - رقم 2. - ص 52-55.

4. Nekhorosheev M.V. أتمتة تصميم تقنية المعالجة الكهروكيميائية لشفرات نصل GTE على أساس النمذجة الحاسوبية لعملية التشكيل [نص] / M.V. Nekhorosheev. ، N.D. برونيشيف ، ج. سميرنوف // وقائع مركز سمارة العلمي التابع للأكاديمية الروسية للعلوم. - 2013. - ت 15 ، رقم 4-6. - س 897-900.

5. Pavlinich S.P. آفاق استخدام المعالجة الكهروكيميائية النبضية في إنتاج أجزاء لمحركات التوربينات الغازية [نص] / S.P. Pavlinich // Vestnik UGATU. - 2008. - رقم 2. - ص 105-115.

6. إنتاج المحركات التوربينية الغازية [نص]: دليل مرجعي / A.M. أبراموف ، إ. زيليكوف ، م. Idzon وآخرون - M: دار النشر "MACHINE-BUILDING" ، 1996. - 472 ص.

7. تطوير إستراتيجية لإنشاء عمليات تكنولوجية مبتكرة [نص]: Textbook / N.D. برونيشيف ، أ. شوليبوف ، لوس أنجلوس كيمبينسكي ، أ.ف. مشيرياكوف. - سامارا: جامعة الفضاء الحكومية سمارة ، 2011. - 166 ص.

8. تكنولوجيا إنتاج المحركات التوربينية الغازية للطائرات [نص]: كتاب مدرسي للجامعات / Yu.S. إليسيف ، أ. Boytsov ، في. كريموف ، لوس أنجلوس خفوروستوخين. - م: Mashinostroenie ، 2003. - 512 ص.

9. Tolkachev A.V. تحسين أداء التلميع بالاهتزاز لشفرات ضاغط GTE بحبيبات كاشطة: حل ... شمعة. أولئك. علوم. - ريبينسك ، 2015. - 136 ص.

10. تورانوف أ. إلى طريقة حساب أوضاع طحن أسطح شفرات GTE على آلات CNC [نص] / A.V. تورانوف ، ل. مويسيفا ، أ. Lunev // أخبار مؤسسات التعليم العالي. تكنولوجيا الطيران. - 2005. - رقم 2. - ص 60-64.

تعتبر شفرات الضاغط أجزاء مهمة وضخمة من محرك التوربينات الغازية. تعتمد الموارد والتكلفة النهائية للمحرك على تقنية تصنيع الشفرة المختارة بشكل صحيح.

يعتمد ضمان مورد معين لتشغيل الشفرات إلى حد كبير على عدد من العوامل التكنولوجية. إن حالة الطبقة السطحية للشفرات ، ووجود آثار معالجة سابقة (خشونة السطح) ، وهي مكثفات ضغط ، لها تأثير كبير على قوة إجهاد الشفرات على المدى الطويل أثناء التشغيل.

لذلك ، فإن تصنيع الشفرات ، حتى في الإنتاج الصغير ، يتطلب استخدام العمليات التكنولوجية الحديثة ، والمعدات عالية الأداء وأتمتة عملية التصنيع والتحكم.

واحدة من التقنيات المستخدمة على نطاق واسع لتصنيع شفرات الضاغط لمحرك التوربينات الغازية هي الطحن على آلات التنسيق مع التنقية اليدوية اللاحقة ، على وجه الخصوص ، عمليات التشطيب. ومع ذلك ، فإن هذه التقنية لها عدد من العيوب:

انخفاض الدقة والأداء ؛

الحاجة إلى العمليات اليدوية ؛

المؤهلات العالية للعامل في العمليات اليدوية النهائية لإنهاء الملف الجانبي للشفرة ؛

الظروف المؤذية للعمال عند القيام بأعمال الصقل والتلميع اليدوي ؛

التكلفة العالية والتآكل السريع لأداة القطع ؛

يتطلب تحكم بنسبة 100٪.

المهام الفعلية لتصنيع شفرات الضاغط لمحرك توربيني غازي هي:

أتمتة عمليات الإنهاء لمعالجة ملف تعريف القلم. سيؤدي إلغاء العمليات اليدوية إلى تحسين جودة واستقرار العملية التكنولوجية لتصنيع شفرات محرك التوربينات الغازية ؛

سيؤدي استخدام طرق المعالجة الفيزيائية والكيميائية إلى القضاء على استخدام أدوات القطع باهظة الثمن وزيادة إنتاجية المعالجة ؛

أتمتة التحكم في ريش المحركات التوربينية الغازية.

تعتبر المعالجة الكهروكيميائية من أكثر الاتجاهات فاعلية واعدة في صناعة الشفرات. مزايا المعالجة الكهروكيميائية هي:

تقليل وقت تصنيع الشفرات وإمكانية المعالجة الفعالة للمواد التي يصعب قطعها ؛

تتطلب جودة السطح بعد المعالجة الكهروكيميائية الحد الأدنى بعد التشطيب ؛

حياة عالية للأداة ؛

بالإضافة إلى ذلك ، يُلاحظ أن الشفرات بعد ECM تتمتع باستقرار ديناميكي غازي متزايد ، وتشتت منخفض لترددات الاهتزاز الطبيعي ، وقوة إجهاد متزايدة بسبب انخفاض الضغوط المتبقية.

من المعروف أن الشركات المصنعة الأجنبية لمحركات التوربينات الغازية (مثل شركة جنرال إلكتريك ، MTU Aero Engines GmbH ، Volvo Aero Corporation ، إلخ) تستخدم بنجاح ECM كعملية للتشكيل الأولي للقناة البينية للعجلات الأحادية باستخدام أقطاب كهربائية غير محددة ، وللمعالجة الأبعاد لجنيح الريشة باستخدام أدوات قطب كهربائي.

بدأ العمل في هذا المجال وتم تحقيق نجاح كبير في مدارس NIID (موسكو) ، قازان (KAI ، KSTU) ، Samara (SAI) و Ufa (NII PT & T ECHO في USATU) للمعالجة الكهروكيميائية ، إلخ.

من أجل التحليل ، تم اختيار طريقتين لتصنيع ريش ضاغط الضغط العالي لمحرك توربيني غازي.

اول طريق. تصنيع الشفرات على ماكينات الطحن والتين. 1. يتم استخدام خط متوازي مضروب بدقة 0.1 مم كقطعة عمل أولية. تشكيل نوع القلعة " تتوافق»يتم إنتاجه على آلة تطويق أفقية. علاوة على ذلك ، يتم إجراء الطحن المعقد لجميع عناصر جزء التدفق من الشفرة على آلات الإحداثيات مع التحكم العددي مع السماح بالتشطيب. في عملية الطحن المعقدة ، تعتمد قطعة العمل على عرقوب تتوافق. المرحلة الأخيرةتصنيع شفرة المعالجة اليدويةأو معالجة الشريط اللانهائي.

الطريقة الثانية. تصنيع ريش الماكينات الكهروكيميائية شكل. 2. يتم استخدام خط متوازي مصقول بدقة 0.02 مم كقطعة عمل أولية. في عملية المعالجة الكهروكيميائية ، يحدث تكوين أسطح المسالك مع السماح بالتشطيب. بعد ذلك ، يتم تشكيل السيقان المتوافقة على آلة التثقيب الأفقية. يتم تنفيذ العملية النهائية على آلة طحن بالاهتزاز.

دعونا نحلل كلتا الطريقتين لتصنيع شفرات الضاغط. يمكن الحصول على الصورة الأكثر اكتمالا من خلال مقارنة التكلفة وكثافة العمالة في مرحلة ما قبل الإنتاج ، والتكلفة وكثافة العمالة لتصنيع جزء ، فضلا عن دقة واستقرار شفرات التصنيع. للتحليل ، تم عمل دفعتين من الشفرات بالطرق المذكورة أعلاه.

أرز. 1. المراحل الرئيسية في صناعة ريش الضاغط

أرز. 2. المراحل الرئيسية في صناعة ريش الضاغط

الجدول 1

تكاليف ما قبل الإنتاج الرئيسية

	مدخلات العمالة المخطط لها n.h.		تكلفة 1 جهاز كمبيوتر. فرك.		بما في ذلك. تكاليف المواد
	تصنيع	إعادة الطحن	تصنيع	إعادة الطحن
طحن
القاطع رقم 1
القاطع رقم 2
القاطع رقم 3
القاطع رقم 4
القاطع رقم 5
القاطع رقم 6
القاطع رقم 7
المباراة
المعالجة الكهروكيميائية
القطب # 1
القطب # 2
المباراة

أرز. 3. تكلفة تصنيع المعدات التكنولوجية

أرز. 4. تعقيد تصنيع المعدات التكنولوجية

في عملية تصميم عملية تكنولوجية ، يعد الوقت والتكاليف لإعداد الإنتاج عوامل مهمة (الجدول 1). في الجدول. 1 ، تم إدخال التكاليف الرئيسية لتصنيع معدات الطحن (الطريقة الأولى) والمعالجة الكهروكيميائية (الطريقة الثانية) لأدوات القطع وأقطاب الأداة. عند النظر في الجدول. 1 ، يصبح من الواضح أن تكلفة المواد وكثافة العمالة للإنتاج المسبق للمعالجة الكهروكيميائية أعلى من تكلفة الطحن.

يوضح الشكل إجمالي كثافة العمالة وتكلفة تصنيع المعدات التكنولوجية. 3 و 4.

يتم عرض كثافة اليد العاملة وتكلفة العمليات الرئيسية لتصنيع الشفرات في الجدول. 2. أدت المتطلبات العالية لدقة تصنيع قطعة عمل للمعالجة الكهروكيميائية إلى استخدام عملية إضافية "طحن السطح". الوقت المستغرق في معالجة الأسطح المعقدة لشفرات الضاغط بالطريقة الكهروكيميائية يكون أقل مما كان عليه عند الطحن. أيضا من الجدول. يوضح الشكل 2 أن تقنية "الطحن" تتطلب استخدام أعمال التشطيب اليدوي مما يزيد من تكلفة المنتجات النهائية.

يوضح الشكل إجمالي كثافة العمالة وتكلفة تصنيع شفرة واحدة. 4 و 5.

الجدول 2

كثافة العمالة وتكلفة العمليات الرئيسية لتصنيع الشفرات

		كثافة اليد العاملة ، n.h.		التكلفة ، فرك.
		طحن		طحن
	طحن			93 فرك. 90.3 كوب.	93 فرك. 90.30 كوب.
	طحن				26 فرك. 27.50 كوب.
	تمديد القفل			7 فرك. 43.10 كوب.	7 فرك. 43.10 كوب.
	معالجة أسطح المسالك			100 فرك. 00 كوب.	70 فرك. 00 كوب.
	التشغيل اليدوي			40 فرك. 30.20 كوب.
	طحن الاهتزاز				5 فرك. 40 كوب.

أرز. 5. كثافة اليد العاملة الإجمالية لتصنيع جزء واحد

أرز. 6. التكلفة الإجمالية لتصنيع جزء واحد

على التين. يوضح الشكل 7 تحليلًا مقارنًا لتكاليف تصنيع جزء واحد. عند حساب التكاليف ، تم أخذ تكاليف تصنيع المعدات التكنولوجية مع إعادة طحنها وإصلاحها لاحقًا في الاعتبار. كما ترى من الشكل ، فإن زيادة برنامج الأجزاء تقلل التكلفة لكل جزء. ومع ذلك ، تقع تكاليف كبيرة على الشفرات المصنوعة باستخدام تقنية "الطحن". يتم تفسير هذه الظاهرة من خلال التآكل السريع لأداة القطع.

عمليا عدم تآكل الأقطاب الكهربائية في عملية المعالجة الكهروكيميائية يقلل من تكلفة تصنيع الشفرات.

دقة تصنيع الشفرات واستقرار العمليات التكنولوجية الشكل. تم تلخيص 1 و 2 في التين. ثمانية.

تم إجراء قياسات الشفرات النهائية على آلة قياس التحكم. تم إجراء القياسات على طول حواف الإدخال والإخراج في أربعة أقسام. ويترتب على الشكل أن الحصول على أعلى دقة وتكرار أبعاد هندسيةيتم تحقيق حواف الشفرات عن طريق المعالجة الكهروكيميائية. يتم تفسير الزيادة الكبيرة في استقرار ودقة شفرات التصنيع عن طريق المعالجة الكهروكيميائية من خلال استبعاد العمليات اليدوية.

مجتمعة ، بالنظر إلى البيانات التي تم الحصول عليها ، يمكن استخلاص الاستنتاجات التالية.

يزيد استخدام معدات أكثر تعقيدًا في عملية المعالجة الكهروكيميائية بشكل كبير من تكاليف ووقت إعداد الإنتاج. وبالتالي ، فإن الطحن هو طريقة معالجة أكثر مرونة وسرعة في التحول. تكاليف وشدة العمالة لتحضير إنتاج معالجة الطحن أقل من تلك الخاصة بالمعالجة الكهروكيميائية (الشكل 1 و 2).

تكلفة تصنيع الشفرات باستخدام تقنية "الطحن" أعلى من تكلفة المعالجة الكهروكيميائية. تعود الزيادة في التكلفة إلى حقيقة أنه بعد عملية الطحن ، يلزم إجراء عمليات يدوية.

أرز. 7. رسم بياني مقارن لتكلفة تصنيع جزء واحد ، حسب عدد الشفرات المنتجة

أرز. 8. دقة التصنيع الحافة

تكلفة تصنيع الشفرات باستخدام تقنية "الطحن" أعلى من تكلفة المعالجة الكهروكيميائية (الشكل 7). تكاليف كبيرة هي شراء أدوات القطع باهظة الثمن.

دقة واستقرار المعالجة الكهروكيميائية أعلى بكثير.

رابط ببليوغرافي

Valiev A.I. تحليل مقارن لتصنيع شفرات ضاغط توربين الغاز // البحوث الأساسية. - 2017. - رقم 5. - ص 36-41 ؛
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view؟id=41503 (تاريخ الوصول: 03/28/2019). نلفت انتباهكم إلى المجلات التي تصدرها دار النشر "أكاديمية التاريخ الطبيعي".