Letecký motor je „srdcem“ letadla. Motory civilních osobních letadel se zaměřují na bezpečnost a spolehlivost, zatímco vojenské motory na tomto základě také sledují větší tah a také maximální tah při zapnutém přídavném spalování. Je vidět, že nejsilnějším hráčem na poli leteckých motorů musí být vojenské letecké motory a vojenské motory jsou považovány za vrchol lidské techniky. Země, které jsou schopny výzkumu a vývoje, výroby a výroby leteckých motorů, obvykle nevyvážejí své vlastní technologie snadno. Vyvážejí pouze hotové motory a některé je dokonce potřeba poslat zpět do země původu na údržbu. Jak těžké je postavit letecký motor? Obtížnost jeho výroby spočívá v jeho složité struktuře a požadavcích na vysokou přesnost, které zahrnují mnoho aspektů, jako je výběr materiálu, design, výroba, řídicí systém a přísné testování. Pojďme se na to společně podívat.
Obtížné kopírování a rozebírání
Obtížnost výroby leteckých motorů se nejprve odráží v obtížnosti kopírování a demontáže. Vzhled auta nebo letadla lze zkopírovat pomocí zpětného mapování. Netřeba dodávat, že auta se také snadno kopírují. Existují také kopie vzhledu letadel, jako jsou bombardéry Tu-160 a B-1B, ale kopírování motoru je prostě nemožné bez zásahu výkresů. Například motor řady CFM-56, hlavní motor, který se v současnosti používá v osobních letadlech Boeing 737, vyrobil od svého prvního provozu v roce 1974 dodnes více než 20000 jednotek. Používá se téměř ve všech osobních letadlech s jednou uličkou, které vyrábí hlavně Boeing a Airbus.
obrázek
Při demontáži CFM-56 zjistíte, že lopatky motoru jsou pokryty mnoha malými vzduchovými otvory o velikosti nehtu. Bez polohovacích výkresů je nelze kopírovat. Jakmile jsou vzduchové otvory proraženy ve špatné poloze, bude to mít přímý vliv na odvod tepla lopatek a celkový výkon repliky se sníží. Společnost GE, která se opírá o technický základ CFM-56, vyvinula motory, které lze použít na různých modelech letadel a přímo konkurují společnosti Pratt & Whitney.
Materiály jsou obtížně vyrobitelné
Letecký motor je ve skutečnosti velmi jednoduchý. Vezměte si jako příklad klasický motor CFM-56, včetně nízkotlakého kompresoru, devítistupňového vysokotlakého kompresoru, vysokotlaké turbíny prvního stupně, čtyřstupňové nízkotlaké turbíny a prstencový spalovací prostor uprostřed. Tyto konstrukce však mají různá pracovní teplotní a tlaková prostředí, což znamená, že použité materiály jsou různé. Vezměte si jako příklad lopatky turbíny. Pracovní prostředí je tisíce stupňů Celsia, desítky tisíc otáček za minutu a jsou vyrobeny ze směsi více kovů s různými poměry.
obrázek
Protože lopatky v blízkosti spalovací komory jsou vystaveny vyšším teplotám a materiály jsou použity tak, aby odolávaly vysokým teplotám, jsou podíly prvků vzácných kovů různé. Pokud se použijí všechny stejné materiály odolné vůči vysokým teplotám, jednotková cena bude vysoká a hospodárnost bude špatná. Pro komerčně provozované motory civilních osobních letadel je nejlepší, aby byly levné a snadno použitelné.
Stejně tak se kromě lopatek turbíny liší i materiály použité v každé součásti motoru. Turbína motoru CFM{0}} používaná v Boeingu 737 je vyrobena z vysokoteplotní slitiny a některé další díly používají kompozitní materiály. V současné době je populárnější kompozitní materiál na bázi pryskyřice. Externí kanálový přijímač Pratt & Whitney F-119 používá tento materiál, který odolává teplotám 400 stupňů Celsia a náklady lze také kontrolovat.
obrázek
Vysoká přesnost zpracování
Pokud máte pokročilé materiály a výkresy, neznamená to, že můžete vytvořit vynikající letecký motor, protože technologie zpracování je poslední překážkou. Ventilátor leteckého motoru CFM-56 má průměr pouhých 1,55 metru a délku 2,5 metru. Na tak malém prostoru musí vyvinout 86 kN tahu. Dokážete si představit, jak složitá je technologie zpracování.
Z malé perspektivy, vezmeme-li jako příklad současné běžné jednokrystalové turbínové lopatky, proces přesného lití vyžaduje chybu 0,1 mm, aby bylo zajištěno, že každá lopatka bude fungovat normálně. Abyste mohli zpracovávat různé slitinové materiály dohromady, musíte ovládat zpracovatelské dovednosti a svařovací techniky vysokoteplotních slitin. Přitom rotor motoru a lopatky běží při provozu vysokou rychlostí. Nedostatečná řemeslná práce znamená, že motor se rychle opotřebovává a má krátkou životnost, což má přímý dopad na ekonomiku.
obrázek
Vysoké požadavky na technologii také podporují efektivitu provozu leteckých motorů. Vezmeme-li jako příklad čepele, společnost GE vyvinula čepel s bezešvým tupým spojem. Na vnějším konci čepele motoru je software vyrobený ze speciálního materiálu, který lze použít, když čepel pracuje. Bezproblémově se spojuje se strukturou vnějšího prstence pro zlepšení účinnosti motoru. Takto měkké materiály mají velmi vysoké požadavky na technologii zpracování. Musí nejen udržovat stabilitu, ale také být hospodárné a vyžadovat minimální údržbu. V opačném případě se při zlepšení účinnosti motoru zvýší také zátěž pro pozemní personál a ekonomický výkon nebude dostatečně patrný.
Suma sumárum, z pohledu zpětného zaměření, materiálů a technologie zpracování je třeba říci, že letecké motory jsou korunou průmyslového inženýrství a symbolem vědecké a technologické síly země.
Na základě motoru WS-10 „Taihang“ moje země nezávisle vyvinula motor WS-20 s vysokým obtokovým poměrem a vysokým tahem pro vojenské i civilní použití, který je vybaven motorem Y -20 strategické dopravní letadlo. Naše země také vyvíjí motor Yangtze-1000A s vysokým obtokovým poměrem turbodmychadel pro instalaci do civilního letadla C-919 a plánuje montáž a výrobu špičkového motoru LEAP-X „Safran“ v tuzemsku . Současně se vyvíjí také další generace vyspělých motorů s velkým obtokovým poměrem s tahem 200 až 400 kN. Všechny tyto projekty naznačují, že přichází éra „výbuchu“ čínských motorů s velkým obtokovým poměrem.
