Sejarah Perkembangan dan Tren Bilah Turbin
Bilah turbin dibagi menjadi dua kategori: bilah pemandu turbin dan bilah kerja turbin.
Fungsi utama dari turbin guide vane adalah mengatur arah aliran gas buang dari ruang bakar. Suhu pengoperasian material dapat mencapai lebih dari 1.100 derajat, dan tegangan yang ditanggung oleh baling-baling pemandu turbin umumnya kurang dari 70MPa. Komponen ini sering kali terkelupas karena distorsi yang disebabkan oleh tegangan termal yang besar, retakan kelelahan termal yang disebabkan oleh perubahan suhu yang tiba-tiba, dan luka bakar yang disebabkan oleh suhu lokal yang berlebihan.
Bilah turbin terletak pada mesin turbin dengan temperatur tertinggi, tegangan paling kompleks, dan lingkungan terburuk. Komponen ini perlu menahan suhu tinggi dan tekanan sentrifugal serta tekanan termal yang besar. Suhu yang dapat ditahannya 50-100 derajat lebih rendah dari bilah pemandu turbin yang bersangkutan, namun saat berputar dengan kecepatan tinggi, akibat efek gaya aerodinamis dan gaya sentrifugal, tegangan pada badan bilah mencapai 140MPa dan akar mencapai { {2}}MPa. Perbaikan berkelanjutan pada struktur dan material bilah turbin telah menjadi salah satu faktor kunci dalam meningkatkan kinerja mesin pesawat.
Bilah turbin, poros turbin, piringan turbin dan komponen lainnya bersama-sama membentuk turbin mesin pesawat terbang. Turbin merupakan sumber tenaga yang menggerakkan kompresor dan aksesoris lainnya. Turbin dapat dibagi menjadi dua komponen: rotor dan stator:
Rotor turbin: Merupakan keseluruhan yang terdiri dari bilah turbin, roda, poros dan bagian berputar lainnya yang dipasang pada poros. Bertanggung jawab untuk menyedot aliran udara bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi ke dalam burner untuk menjaga pengoperasian mesin. Rotor turbin bekerja pada suhu tinggi dan kecepatan tinggi serta mentransmisikan daya tinggi, sehingga kondisi kerjanya sangat keras. Saat bekerja pada suhu tinggi, rotor turbin harus menahan gaya sentrifugal yang sangat tinggi, dan juga terkena pengaruh torsi aerodinamis, dll. Lingkungan bersuhu tinggi akan mengurangi kekuatan ultimat material sudu turbin, dan juga akan menyebabkan mulur dan mulur. erosi material sudu turbin.
Stator turbin: Terdiri dari bilah pemandu turbin, cincin luar dan cincin bagian dalam. Itu dipasang pada casing dan fungsi utamanya adalah untuk menyebarkan dan memperbaiki aliran udara untuk rotor turbin tahap berikutnya agar memenuhi segitiga kecepatan bilah kerja turbin.
Untuk meningkatkan indikator kinerja seperti rasio dorong terhadap berat, persyaratan toleransi mesin pesawat dan bilah turbin gas terhadap suhu tinggi dan kecepatan angin tinggi terus meningkat. Pada mesin turbofan pesawat mainstream, kompresor yang digerakkan oleh turbin memiliki kapasitas maksimum
Udara yang masuk ke mesin turbin berputar dengan kecepatan tinggi ribuan putaran per detik. Udara diberi tekanan selangkah demi selangkah di kompresor. Rasio tekanan kompresor multi-tahap bisa mencapai lebih dari 25. Udara bertekanan masuk ke ruang bakar mesin, bercampur dengan bahan bakar, dan terbakar. Nyala bahan bakar perlu menyala secara stabil dalam aliran udara bertekanan tinggi yang mengalir dengan kecepatan tinggi lebih dari 100m/s.
Aliran gas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi dari ruang bakar menggerakkan bilah turbin berputar dengan kecepatan ribuan hingga puluhan ribu putaran per menit. Biasanya suhu sebelum turbin melebihi titik leleh material sudu turbin. Selama pengoperasian, bilah turbin mesin modern biasanya harus tahan terhadap suhu 1600~1800 derajat, kecepatan angin sekitar 300m/s, dan tekanan udara besar yang ditimbulkannya.
Bilah turbin harus bekerja dengan andal selama ribuan hingga puluhan ribu jam di lingkungan kerja yang sangat keras. Bilah turbin memiliki profil yang kompleks dan menggunakan sejumlah besar teknologi manufaktur canggih seperti solidifikasi terarah, metalurgi serbuk, pengecoran investasi bilah berongga yang rumit, manufaktur inti keramik yang kompleks, dan pemrosesan lubang mikro.
Bilah turbin merupakan salah satu komponen dari “dua mesin” yang memiliki proses pembuatan terbanyak, siklus terpanjang, dan tingkat kelulusan terendah. Pembuatan bilah turbin berongga yang rumit telah menjadi teknologi inti dalam pengembangan "dua mesin" saat ini.
Status pasar dan tren perkembangan
Bilah-bilah pada mesin pesawat terbang dan turbin gas terutama meliputi bilah kipas, bilah turbin, dan bilah kompresor, dimana nilai bilah turbin menyumbang sekitar 60% dari total biaya bilah. Dibandingkan dengan bilah kipas, bahan baku bilah turbin lebih berharga dan lebih sulit untuk diproses.
Sebagai komponen ujung panas yang penting pada mesin, bilah turbin memerlukan penggunaan bahan paduan suhu tinggi. Teknologi peleburan mereka memerlukan persyaratan yang tinggi, dan beberapa sumber daya mineral logam langka. Dalam proses pembuatannya, bilah turbin umumnya menggunakan pengecoran investasi untuk mencapai dinding tipis dan struktur pendingin yang kompleks. Kesulitan pembuatannya jauh lebih tinggi dibandingkan dengan bilah lainnya.
Misalnya, mesin pesawat CFM56 yang banyak digunakan pada seri Boeing 737 dan seri Airbus 320 memiliki lebih dari seribu bilah turbin, masing-masing berharga lebih dari 10,000 yuan. Harga satuan bilah turbin di bagian tertentu bahkan melebihi 100,000 yuan.
