מנוע המטוסים הוא "לב" המטוס ומכונה גם "תכשיט הכתר של התעשייה". הייצור שלה משלב טכנולוגיות מתקדמות רבות בתעשייה המודרנית, הכוללות חומרים, עיבוד מכני, תרמודינמיקה ותחומים אחרים. מכיוון שלמדינות דרישות גבוהות יותר ויותר לביצועי המנוע, מבנים חדשים, טכנולוגיות חדשות ותהליכים חדשים במחקר ופיתוח ויישום עדיין מאתגרים כל העת את שיא התעשייה המודרנית. אחד הגורמים החשובים בשיפור יחס הדחיפה למשקל של מנועי מטוסים הוא דיסק הלהב האינטגרלי.
יתרונות של Blisks
לפני הופעתו של דיסק הלהב האינטגרלי, להבי הרוטור של המנוע היו צריכים להיות מחוברים לדיסק הגלגלים דרך טונים, חריצי טנון ומכשירי נעילה, אך מבנה זה לא הצליח בהדרגה לענות על הצרכים של מנועי מטוסים בעלי ביצועים גבוהים. דיסק הלהב האינטגרלי שמשלב את להבי הרוטור של המנוע ודיסק הגלגלים תוכנן, וכעת הפך למבנה חובה למנועי יחס דחף למשקל גבוה. הוא היה בשימוש נרחב במנועי מטוסים צבאיים ואזרחיים ויש לו את היתרונות הבאים.
1.ירידה במשקל:מכיוון שלא צריך להיות מעובד את שפת דיסק הגלגל כדי להתקין את הלשון והחריץ להתקנת הלהבים, ניתן להפחית מאוד את הגודל הרדיאלי של השפה,ובכך מפחית משמעותית את מסת הרוטור.
2.צמצם את מספר החלקים:בנוסף לעובדה שדיסק הגלגלים והלהבים משולבים, הפחתת מכשירי הנעילה היא גם סיבה חשובה. למנועי מטוסים יש דרישות קפדניות ביותר לגבי אמינות, ומבנה רוטור מפושט ממלא תפקיד גדול בשיפור האמינות.
3. הפוך את אובדן זרימת האוויר:אובדן הבריחה שנגרם על ידי הפער בשיטת החיבור המסורתית מבוטל, יעילות המנוע משופרת והדחף מוגבר.
ה- Blisk, שמפחית את המשקל ומגביר את הדחף, אינו "פנינה" קלה להשיג. מצד אחד, ה- Blisk עשוי בעיקר מחומרים קשים לתהליך כמו סגסוגת טיטניום וסגסוגת בטמפרטורה גבוהה; מצד שני, להביו דקים וצורת הלהב מורכבת, מה שמציב דרישות גבוהות במיוחד לטכנולוגיית הייצור. בנוסף, כאשר להבי הרוטור נפגעים, לא ניתן להחליף אותם באופן אינדיבידואלי, מה שעלול לגרום לניתוק של Blisk, וטכנולוגיית התיקון היא בעיה נוספת.
ייצור של כתמים
נכון לעכשיו, ישנן שלוש טכנולוגיות עיקריות לייצור להבים אינטגרליים.
כרסום CNC בן חמש צירים
כרסום CNC בן חמישה צירים נמצא בשימוש נרחב בייצור של Blisks בגלל היתרונות שלה לתגובה מהירה, אמינות גבוהה, גמישות עיבוד טובה ומחזור הכנת ייצור קצר. שיטות הטחינה העיקריות כוללות כרסום צדדי, כרסום צלילה וטענה ציקלואידית. גורמי המפתח כדי להבטיח את הצלחתם של Blisks כוללים:
כלי מכונה חמש צירים עם מאפיינים דינמיים טובים
תוכנת CAM מקצועית המותאמת
כלים וידע יישומים המוקדשים לעיבוד סגסוגת טיטניום/טמפרטורה גבוהה
עיבוד אלקטרוכימי
עיבוד אלקטרוכימי הוא שיטה מצוינת לעיבוד ערוצים של דיסקי להב אינטגרלי של מנועי מטוסים. ישנן מספר טכנולוגיות עיבוד שבבי בעיבוד אלקטרוכימי, כולל עיבוד שרוול אלקטרוליטי, עיבוד אלקטרוליטי מתאר ועיבוד אלקטרוליטי של CNC.
מכיוון שבמערכת העיבוד האלקטרוכימית משתמשת בעיקר במאפיין של פירוק מתכת באנודה באלקטרוליט, חלק הקתודה לא ייפגע כאשר תוחל טכנולוגיית העיבוד האלקטרוכימית, וחלקו של היצירה לא יושפע על ידי חיתוך כוח, עיבוד חום וכו 'במהלך עיבוד, ובכך יורד את הלחץ הנותר של תעלת הבלייד האינטגרלי של מנועי המטוס לאחר עיבוד.
בנוסף, בהשוואה לטחינה של חמש צירים, שעות העבודה של העיבוד האלקטרוכימי מופחתות מאוד, וניתן להשתמש בהן בשלבי העיבוד המחוספס, הגמר למחצה וגימור. אין צורך בליטוש ידני לאחר עיבוד שבבי. לכן זהו אחד מוועי ההוראות החשובים של פיתוח של עיבוד ערוצי הלהב האינטגרלי של מנועי מטוסים.
הַלחָמָה
הלהבים מעובדים בנפרד, ואז מרותכים לדיסק הלהב על ידי ריתוך קרני אלקטרונים, ריתוך חיכוך ליניארי או קשירת דיפוזיה של מצב מוצק ואקום. היתרון הוא שניתן להשתמש בו לייצור דיסקי להב אינטגרלי עם חומרי להב וחומרי דיסק לא עקביים.
לתהליך הריתוך יש דרישות גבוהות לגבי איכות ריתוך הלהב, המשפיעים ישירות על הביצועים והאמינות של דיסק הלהב הכולל של מנוע המטוסים. בנוסף, מכיוון שהצורות בפועל של הלהבים ששימשו בדיסק הלהב המרותך אינן עקביות, עמדות הלהבים לאחר הריתוך אינן עקביות בגלל הגבלת דיוק הריתוך, וטכנולוגיית עיבוד אדפטיבית נדרשת לביצוע טחינת CNC מדויקת אישית עבור כל להב.
בנוסף, ריתוך הוא טכנולוגיה חשובה מאוד בתיקון להבים אינטגרליים. ביניהם, ריתוך חיכוך לינארי, כטכנולוגיית ריתוך שלב מוצק, יש איכות מפרק ריתוך גבוהה ושחזור טוב. זוהי אחת הטכנולוגיות הריתוך האמינות והאמינות יותר לריתוך רכיבי רוטור של רוטור מטוסי דחף גבוה-משקל.
יישום Blisk
1. מנוע מטוסים EJ200
למנוע המטוסים EJ200 יש סך הכל 3- מאוורר במה ו- 5- מדחסים בלחץ גבוה. להבים בודדים מרותכים לדיסק הגלגלים על ידי קרן אלקטרונים ליצירת דיסק להב אינטגרלי, המשמש במאוורר שלב השלישי ובמדחס הלחץ הגבוה הראשון. דיסק הלהב האינטגרלי אינו מרותך יחד עם הרוטורים של שלבים אחרים ליצירת רוטור אינטגרלי רב-שלבי, אלא קשור לברגים קצרים. באופן כללי, זה נמצא בשלב המוקדם של יישום דיסקי להב אינטגרלי.
2. F414 מנוע טורבופן
במנוע F414 Turbofan, השלבים השני והשלישי של מאוורר השלב 3- ושלושת השלבים הראשונים של מדחס מדחס בלחץ גבוה של השלב השישי השימוש בלהבים אינטגרליים, המעובדים בשיטות אלקטרוכימיות. GE פיתחה גם שיטת תיקון אפשרית. על בסיס זה, הלהבים האינטגרליים של השלבים השני והשלישי של המאוורר מרותכים זה לזה ליצירת רוטור אינטגרלי, וגם השלבים הראשונים והשניים של המדחס מרים גם הם, מה שמפחית עוד יותר את משקל הרוטור ומשפר את עמידות המנוע.
בהשוואה ל- EJ200, ה- F414 עשה צעד גדול קדימה ביישום להבים אינטגרליים.
3. F 119- PW -100 מנוע
מאוורר הבמה 3- ו- 6- מדחס בלחץ גבוה שלב כולם משתמשים בלהבים אינטגרליים, ולבי המאוורר הראשון הם חלולים. הלהבים החלולים מרותכים לדיסק הגלגלים דרך ריתוך חיכוך ליניארי ליצירת להב אינטגרלי, מה שמקטין את משקל הרוטור של שלב זה ב 32 ק"ג.
4. מנוע BR715
במנועים אזרחיים גדולים נעשה שימוש בדיסק הלהב האינטגרלי. מנוע BR715 משתמש בטכנולוגיית טחינה של חמש צירים CNC CNC כדי לעבד את דיסק הלהב האינטגרלי, המשמש במדחס Supercharger שלב השני לאחר המאוורר, ודיסקי הלהב האינטגרלי הקדמי והאחורי מרותכים יחד ליצירת רוטור אינטגרלי. הוא משמש בבואינג 717.
