为什么航空发动机叶片设计为松散结构?
为什么航空发动机叶片设计为松散结构?
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。 只有几吨重的航空发动机可以推动几十吨和数百吨的客机。 一般来说,航空发动机的制造成本约占总制造成本的30%,重要性不言而喻。 航空发动机的内部结构非常精密复杂,零件之间的连接要紧密。 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。 |
航空发动机完成气体的压缩和膨胀,以最高的效率产生强大的动力。 驱动飞机前进的叶片是一种特殊零件,形状复杂,要求高,加工难度大。
航空发动机叶片的弯曲结构极其复杂,传递的扭矩相当大,燃烧温度极高。 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。 最后发展到钛合金材料的广泛应用。 整体叶片加工技术。
作为负载-轴承 作为发动机的部件,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盘的榫槽中。 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。
连接扇叶与扇板的榫卯结构称为“立树”榫,因其形似立树和枞树,呈带齿的V形榫,榫与榫之间有凹槽。 明显的间隙有利于榫头在一定范围内自由滑动。
为什么航空发动机叶片设计为松散结构?
当发动机风扇快速旋转并超过临界转速时,旋转 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。 此时,叶片所受离心力的方向从新的旋转开始 轴 并通过刀片的位置。 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,所以可以动态地减少风扇在任何高速下的振动,并且叶片相对于涡轮盘切线方向的角度是周期性变化的,因此叶片需要左右摆动。
为了让叶片在一定程度上自由摆动,叶片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,也允许叶片摆动. 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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