항공기 엔진 터빈 블레이드의 재료는 무엇입니까? 터빈 블레이드의 냉각 방법은 무엇입니까?

May 22, 2023

터빈 블레이드는 가스 터빈 엔진에서 터빈 섹션의 중요한 구성 요소입니다. 고속 회전 블레이드는 엔진의 작업을 유지하기 위해 고온 및 고압 공기를 버너에 끌어 당기는 데 도움이됩니다. 다음으로 항공기 엔진의 터빈 블레이드의 재료가 무엇인지, 터빈 블레이드의 냉각 방법은 무엇인지 자세히 알려 드리겠습니다.

1. 항공기 엔진 터빈 블레이드의 재료는 무엇입니까?
A. 변형 된 고온 합금

단단한 슈퍼 합금의 개발은 50 년 이상의 역사를 가지고 있습니다. 국내 항공기 엔진에서 일반적으로 사용되는 단조 슈퍼 합금은 주로 CR-NI 합금 시스템 및 CR-NI-CO 합금 시스템입니다. 자세한 내용은 표 1을 참조하십시오. 알루미늄, 티타늄, 텅스텐 및 몰리브덴의 함량이 초 합금의 함량이 증가함에 따라 재료 특성은 계속 개선되지만 뜨거운 작업 성은 감소합니다. 고가의 합금 요소 코발트를 추가하면 재료의 전체 특성을 향상시키고 고온 구조의 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

B. 캐스트 슈퍼 합금

주조 터빈 블레이드의 베어링 안정성은 1940 년대의 약 750 ℃에서 1990 년대 약 1700 ℃로 증가했다. 블레이드에 대한 캐스트 슈퍼 합금은 표 2에 나와 있습니다.

C. 티타늄 합금의 초소형 형성

현재, 슈퍼 플라스틱 형성 블레이드에 가장 일반적으로 사용되는 티타늄 합금은 Ti6al4V 및 Ti6al2Sn4zr2MO입니다. 더 많은 티타늄 합금 재료가 표 3에 나와 있습니다. 복합 재료의 적용은 최근에 증가하는 경향이 있지만,이 단계에서는 다음과 같이 해결하기 어려운 단점이 있습니다. 온도 성능, 티타늄 합금은 여전히 항공기 엔진 블레이드와 같은 초소형 형성 부품의 주요 재료입니다.

D. 금속 간 화합물

이것은 슈퍼 합금을 완전히 대체 할 수있는 새로운 유형의 재료입니다. 슈퍼 합금은 고온에서 일할 때 Y 단계를 형성합니다. 연구에 따르면이 단계는 재료의 고온 강도, 크리프 저항성 및 고온 산화 저항의 주된 이유입니다. 따라서 사람들은 금속 간 화합물 재료를 연구하기 시작했습니다. 밀도가 슈퍼 합금의 절반에 불과한 금속 간 화합물은 적어도 저압 세그먼트에서 슈퍼 합금을 대체 할 수 있습니다.

E. 새로운 재료

미국의 일반 모터가 생산하는 GE90-115B 엔진은 탄소 섬유 폴리머 블레이드와 티타늄 합금 블레이드 가장자리를 사용합니다. 총 22 개의 터보 팬 블레이드가 있으며, 단일 무게는 30-50 파운드이고 총 중량은 2000 파운드입니다. 최고의 추력 대량 비율을 제공 할 수 있으며 현재 Boeing 777 항공기에서 사용되는 가장 큰 항공기 제트 엔진 블레이드입니다.

항공기 엔진 터빈 블레이드의 재료는 무엇입니까?

2. 터빈 블레이드의 냉각 방법은 무엇입니까?
에어로 엔진의 분야에서 대류 냉각, 충돌 냉각, 필름 냉각 및 발산 냉각이 연속적으로 개발되었습니다. 냉각의 목적은 터빈 이전의 온도를 높이기 위해 엔진 성능을 향상시키고 블레이드의 온도 필드를 골고루 분포하고 열 응력을 줄이는 것입니다. .

1. 대류 냉각

대류 냉각은 오늘날 널리 사용되는 냉각 방법 중 하나입니다. 냉각 공기는 칼날 내부의 여러 특수 통로를 통과 하고이 대류를 통해 블레이드의 내부 벽과 열을 교환하여 블레이드의 온도가 감소하여 냉각 효과를 달성하고 냉각 효과가 200 °입니다. C ~ 250 ° C.

2. 충격 유형

충돌 냉각은 스프레이 냉각으로, 하나 이상의 냉각 에어 제트를 사용하여 표면을 향하여 국부 열 전달 용량을 향상시키기 위해 냉각 할 표면을 향하고, 앞쪽 가장자리의 스프레이 냉각과 같은 국부 고온 영역에서 향상된 냉각에 적합합니다. 블레이드는 먼저 채택되었습니다. 원칙적으로, 충돌 냉각은 여전히 대류 냉각에 속합니다.

3. 에어 필름 냉각

냉각 공기는 날의 끝에서 날의 내부 공동으로 들어가고, 공기 필름 냉각 터빈 블레이드는 많은 작은 구멍으로 설계 및 제조됩니다. 터빈 블레이드를 냉각시키는 목적을 달성하기 위해 고온 가스로부터 분리된다.

4. 발산 냉각

땀 냉각으로도 알려진 발산 냉각은 냉각 공기가 칼날 벽의 수많은 마이크로 포어를 통해 땀을 흘리는 것처럼 블레이드의 내부 공동에서 침투하는 터보 냉각 기술입니다.

그것은 고온 합금 다공성 라미네이트로 만들어진 중공 칼날이며, 고압 냉각 공기는 벽의 조밀 한 모공을 통해 칼날의 내부 공동으로 흐르고 날의 바깥 쪽 표면으로 흐릅니다. 완전하고 연속적인 공동 절연 층은 고온 가스와 블레이드 표면 사이에 형성되며, 블레이드 표면을 가스로부터 완전히 분리 할뿐만 아니라 블레이드 표면의 열의 일부를 흡수 할 수 있습니다. . 이 냉각 방법은 블레이드 재료를 냉각 공기 온도에 가깝게 만들 수 있습니다. [삼]

이 냉각 방법이 직면 한 기술적 문제는 산화 후 다공성 물질이 쉽게 차단되며, 각 층은 다공성이어야하며 구멍이 정렬되기 쉽지 않으며 공정이 복잡하다는 것입니다.

터빈 전 온도가 100 ° C 증가 할 때마다 엔진 크기가 동일하게 유지되는 조건에서 엔진의 성능이 10% 이상 증가합니다. 이것이 터빈 전 온도가 엔진의 품질을 측정하는 중요한 지표가 된 이유입니다.

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