飞机设计

飞机发动机叶片居然是松动的,是技术上失误答 

来源:飞机设计 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-06-24
航空发动机被誉为现代工业皇冠上的宝石。它们的输出功率惊人。仅重几吨的航空发动机就可以推动数十吨或数百吨的客机。一般来说,航空发动机的制造成本约占整机制造成本的30%,重要性不言而喻。
航空发动机的内部结构非常复杂,复杂的。连接也应紧密。但是当经过飞机发动机时,可以听到内部发出嘎嘎声。会不会是发动机内部的风扇叶片松动了?没错,就是松了,不过别怕,原来是这样设计的。
完成航空发动机气体的压缩和膨胀, 为了以最高的效率产生强大的动力,推动飞机前进的是叶片。是数量多、形状复杂、要求高、加工难度大的特殊零件。
航空发动机叶片的弯曲配置极其复杂。它传递相当大的扭矩和极高的燃烧温度。因此,叶片的材料一般采用耐高温、高强度的材料。最初的材料是多晶镍基高温合金。后来,制成了具有定向晶界的多晶刀片。结晶方向与受力方向一致,性能提高很多。最后发展到普遍使用钛合金材料进行加工。目前,人们使用Integral叶片加工技术。
作为发动机的承重部件,这些风扇的叶片并没有牢固地固定在发动机上,而是通过榫头卡在风扇板的凹槽中。榫头和凹槽之间有间隙。当风扇缓慢旋转时,在重力的作用下,每片叶片在接近十二点钟位置时会向轴滑动,当接近六点钟位置时会向轴移动向相反的方向滑出。结果,扇叶在来回挥动的过程中相互碰撞,发出咯咯作响的声音。
连接扇叶和叶片的榫卯结构扇形托盘被称为“纵向树型”榫接,因为它看起来像一个垂直的树和枞树的外观,呈带齿的V形榫,榫槽之间有明显的间隙,可以方便榫在一个范围内。一定范围内自由滑动。
为什么航空发动机叶片设计成松散的结构体?
当发动机风扇快速旋转并超过临界转速时,转轴由于其弹性开始接近其几何中心,然后越过几何中心并接近其不平衡状态。此时,叶片所受离心力的方向从新的转轴开始,经过叶片所在位置。沿涡轮盘切线方向的分量指向与不平衡位置相反的方向,使叶片向该方向偏移,从而重新调整不平衡位置,使重心接近其几何中心,从而减少振动。
这个过程是动态的,所以可以动态缩小风扇在任何高速下的振动,以及叶片相对于涡轮盘切线方向的角度周期性变化,因此叶片需要左右摆动。
为了使刀片能够自由摆动到在一定程度上,叶片并没有完全固定在涡轮盘上,而是留有间隙,肩部不能完全靠近相邻叶片,这也是为了让叶片能够摆动。可以肯定的是,不仅是风扇的叶片松动了,整个压缩机的叶片都是松动的。

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