Turbiinilabade arenduslugu ja suundumused
Turbiini labad jagunevad kahte kategooriasse: turbiini juhtlabad ja turbiini töölabad.
Turbiini juhtlabade põhiülesanne on reguleerida põlemiskambrist väljuva heitgaasi voolu suunda. Materjali töötemperatuur võib ulatuda üle 1100 kraadi ja turbiini juhtlabade koormus on tavaliselt alla 70 MPa. See komponent lammutatakse sageli suurte termiliste pingete põhjustatud moonutuste, äkilistest temperatuurimuutustest põhjustatud termiliste väsimuspragude ja kohalikest ülemäärastest temperatuuridest põhjustatud põletuste tõttu.
Turbiini labad asuvad kõrgeima temperatuuri, kõige keerulisema pinge ja halvima keskkonnaga turbiinmootoris. See komponent peab taluma kõrgeid temperatuure ning suuri tsentrifugaal- ja termilisi pingeid. Temperatuur, mida see talub, on 50-100 kraadi madalam kui vastavatel turbiini juhtlabadel, kuid suurel kiirusel pöörlemisel aerodünaamilise jõu ja tsentrifugaaljõu mõjul ulatub laba korpuse pinge 140 MPa ja juur ulatub { {2}}MPa. Turbiinilabade struktuuri ja materjalide pidev täiustamine on muutunud üheks võtmeteguriks lennukimootorite jõudluse parandamisel.
Turbiini labad, turbiini võll, turbiiniketas ja muud komponendid moodustavad koos lennukimootori turbiini. Turbiin on toiteallikas, mis käitab kompressorit ja muid tarvikuid. Turbiini saab jagada kaheks komponendiks: rootor ja staator:
Turbiini rootor: see on tervik, mis koosneb turbiini labadest, ratastest, võllidest ja muudest võllile paigaldatud pöörlevatest osadest. See vastutab kõrge temperatuuri ja kõrgsurve õhuvoolu imemise eest põletisse, et säilitada mootori töö. Turbiini rootor töötab kõrgel temperatuuril ja suurel kiirusel ning edastab suurt võimsust, mistõttu on selle töötingimused äärmiselt karmid. Kõrgel temperatuuril töötamisel peab turbiini rootor taluma ülisuurt tsentrifugaaljõudu ning sellele mõjub ka aerodünaamiline pöördemoment jne. Kõrge temperatuuriga keskkond vähendab turbiini laba materjali lõplikku tugevust ning põhjustab ka roome- ja pöördemomenti. turbiini labade materjali erosioon.
Turbiini staator: koosneb turbiini juhtlabadest, välisrõngast ja sisemisest rõngast. See on kinnitatud korpusele ja selle põhiülesanne on hajutada ja korrigeerida õhuvoolu järgmise astme turbiini rootori jaoks, et see vastaks turbiini töölabade kiiruse kolmnurgale.
Et parandada jõudlusnäitajaid nagu tõukejõu ja kaalu suhe, kasvavad pidevalt nõuded lennuki mootori ja gaasiturbiini labade taluvusele kõrge temperatuuri ja suure tuulekiiruse suhtes. Tavalistes lennukite turboventilaatormootorites on turbiinajamiga kompressoril maksimaalne
Turbiinmootorisse sisenev õhk pöörleb suurel kiirusel tuhandeid pööreid sekundis. Kompressoris survestatakse õhku samm-sammult. Mitmeastmelise kompressori rõhusuhe võib ulatuda üle 25. Surveõhk siseneb mootori põlemiskambrisse, seguneb kütusega ja põleb. Kütuseleek peab stabiilselt põlema kõrgsurveõhuvoolus, mis voolab suurel kiirusel üle 100 m/s.
Põlemiskambrist väljuv kõrge temperatuuriga kõrgsurve gaasivool paneb turbiini labad pöörlema kiirusega tuhandeid kuni kümneid tuhandeid pööreid minutis. Tavaliselt ületab temperatuur enne turbiini turbiini laba materjali sulamistemperatuuri. Kaasaegsete mootorite turbiinilabad peavad töötamise ajal tavaliselt taluma 1600–1800 kraadist temperatuuri, umbes 300 m/s tuulekiirust ja nendest põhjustatud tohutut õhurõhku.
Turbiini labad peavad sellises äärmiselt karmis töökeskkonnas töötama usaldusväärselt tuhandeid kuni kümneid tuhandeid tunde. Turbiinilabadel on keerukad profiilid ja need kasutavad suurt hulka täiustatud tootmistehnoloogiaid, nagu suunaga tahkumine, pulbermetallurgia, keerukas õõneslaba investeerimisvalu, keerukas keraamilise südamiku tootmine ja mikroaukude töötlemine.
Turbiini labad on "kahe masina" üks komponente, millel on kõige rohkem tootmisprotsesse, pikim tsükkel ja madalaim läbilaskevõime. Keeruliste õõnsate turbiinilabade valmistamisest on saanud "kahe masina" praeguse väljatöötamise põhitehnoloogia.
Turu staatus ja arengusuundumused
Lennukimootorite ja gaasiturbiinide labade hulka kuuluvad peamiselt ventilaatorilabad, turbiinilabad ja kompressorilabad, millest turbiinilabade väärtus moodustab umbes 60% labade kogumaksumusest. Võrreldes ventilaatorilabadega on turbiinilabade tooraine väärtuslikum ja raskemini töödeldav.
Mootori olulise kuuma otsa komponendina nõuavad turbiini labad kõrge temperatuuriga legeeritud materjalide kasutamist. Nende sulatustehnoloogia nõuab kõrgeid nõudeid ja osa metallide maavarasid napib. Tootmisprotsessi osas kasutavad turbiini labad õhukeste seinte ja keerukate jahutusstruktuuride saavutamiseks tavaliselt investeerimisvalu. Tootmisraskused on oluliselt kõrgemad kui teistel teradel.
Näiteks Boeing 737 seerias ja Airbus 320 seerias laialdaselt kasutatavatel lennukimootoritel CFM56 on rohkem kui tuhat turbiinilaba, millest igaüks maksab üle 10 000 jüaani. Turbiinilabade ühikuhind teatud osades ületab isegi 100 000 jüaani.
