為什麼航空發動機葉片設計為鬆散結構?
為什麼航空發動機葉片設計為鬆散結構?
航空發動機被譽為現代工業皇冠上的寶石。 它們的輸出功率驚人。 只有幾噸重的航空發動機可以推動幾十噸和數百噸的客機。 一般來說,航空發動機的製造成本約佔總製造成本的30%,重要性不言而喻。 航空發動機的內部結構非常精密複雜,零件之間的連接要緊密。 但是當經過飛機發動機時,可以聽到內部發出嘎嘎聲。 會不會是發動機內部的風扇葉片鬆動了? 沒錯,就是鬆了,不過別怕,原來是這樣設計的。 |
航空發動機完成氣體的壓縮和膨脹,以最高的效率產生強大的動力。 驅動飛機前進的葉片是一種特殊零件,形狀複雜,要求高,加工難度大。
航空發動機葉片的彎曲結構極其複雜,傳遞的扭矩相當大,燃燒溫度極高。 因此,葉片的材料一般採用耐高溫、高強度的材料。 最初的材料是多晶鎳基高溫合金。 後來,製成了具有定向晶界的多晶刀片。 結晶方向與受力方向一致,性能提高很多。 最後發展到鈦合金材料的廣泛應用。 整體葉片加工技術。
作為負載-軸承 作為發動機的部件,這些風扇的葉片並沒有牢固地固定在發動機上,而是通過榫頭卡在風扇盤的榫槽中。 榫頭和凹槽之間有間隙。 當風扇緩慢旋轉時,在重力的作用下,每片葉片在接近十二點鐘位置時會向軸滑動,當接近六點鐘位置時會向軸移動向相反的方向滑出。 結果,扇葉在來回揮動的過程中相互碰撞,發出咯咯作響的聲音。
連接扇葉與扇板的榫卯結構稱為“立樹”榫,因其形似立樹和樅樹,呈帶齒的V形榫,榫與榫之間有凹槽。 明顯的間隙有利於榫頭在一定範圍內自由滑動。
為什麼航空發動機葉片設計為鬆散結構?
當發動機風扇快速旋轉並超過臨界轉速時,旋轉 軸 由於其彈性,開始接近其幾何中心,然後越過幾何中心並接近其不平衡。 此時,葉片所受離心力的方向從新的旋轉開始 軸 並通過刀片的位置。 沿渦輪盤切線方向的分量指向與不平衡位置相反的方向,使葉片向該方向偏移,從而重新調整不平衡位置,使重心接近其幾何中心,從而減少振動。
這個過程是動態的,所以可以動態地減少風扇在任何高速下的振動,並且葉片相對於渦輪盤切線方向的角度是周期性變化的,所以葉片需要左右擺動。
為了讓葉片在一定程度上自由擺動,葉片沒有完全固定在渦輪盤上,而是留有間隙,肩部不能完全靠近相鄰葉片,也允許葉片擺動. 可以肯定的是,不僅是風扇的葉片鬆動了,整個壓縮機的葉片都是鬆動的。
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