Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛОПАТОК ВЕНТИЛЯТОРА

На всех трех моделях двигателей широкофюзеляжных самолетов в настоящее время лопатки вентилятора изготавливают из титановых сплавов. Двигателестроительные фирмы ведут интенсивные работы по созданию лопаток из композиционных материалов.

Фирма «Роллс-Ройс» выпускает двигатели RB-211 с титановыми вентиляторными лопатками. Заготовки лопаток, штампуют в ФРГ на фирме «Дойч Эдельштальверке», затем отправляют в США для механической обработки на фирме «Экс-Целло», после чего они поступают на сборку в Англию. Фирма «Роллс-Ройс» работает над созданием двигателя RB-211 с лопатками из композиционного материала. Созданные фирмой лопатки из углепластика (хайфила) из-за недостаточной эрозионной стойкости и плохого сопротивления удару на первых двигателях были заменены титановыми лопатками, которые втрое тяжелее. В настоящее время продолжаются исследовательские работы по созданию лопаток из хайфила, хотя и менее интенсивно, чем в 60-е годы. Отрабатываются варианты крепления лопатки в диске (различные конструкции хвостовика), усиления входной кромки покрытием полимерными материалами или титаном, выполнения кромок из стали или никелевого сплава.

Фирма «Дженерал электрик» проводила исследования по созданию вентиляторных и компрессорных лопаток из композиционных материалов (углеволокно на полимерной матрице, бороволокно на алюминиевой матрице). Еще в 50-х годах работоспособность таких лопаток проверялась на двигателе J-47. Результаты испытаний подтвердили высокие потенциальные возможности этих материалов. Однако низкие эксплуатационные свойства (сопротивление эрозии и коррозии), а также низкая вязкость делают пока невозможным применение этих материалов в конструкции, хотя уже создана экспериментальная монолитная конструкция диска с лопатками из композиционных материалов.

Работы по усовершенствованию конструкции ответственных деталей двигателя из неметаллических материалов продолжаются. На двигателе TF-39 использованы некоторые невращающиеся детали из неметаллических материалов.

В настоящее время на двигателе CF-6 применены полые титановые лопатки вентиляторов. В процессе изготовления их используют диффузионную сварку, хорошо зарекомендовавшую себя при производстве аналогичных деталей на сверхзвуковом двигателе GE-4. Такая конструкция вентиляторной лопатки обеспечила снижение массы самих лопаток, и уменьшила нагрузку на диск и другие детали ротора от центробежных сил. Кроме того, повышение жесткости пустотелой лопатки позволило отказаться от антивибрационных полок и таким образом улучшить технологичность этих лопаток. КПД вентилятора увеличился на 1%, удельный расход топлива снизился на 0,8%.

Фирма «Дженерал электрик» имеет опыт обработки половинок полых лопаток компрессора сверхзвукового двигателя из сплава Ti-6Al-2Sn-Zr-2Mo методом электрохимического шлифования.

Фирма «Пратт-Уитни» на вентиляторные лопатки из титанового сплава двигателя JT9-D наносит защитное покрытие из карбида вольфрама с кобальтовой связкой методом детонационного напыления порошкового материала. На фирме ведутся работы по созданию лопатки вентилятора из композиционного материала — волокно бора на алюминиевой матрице.

Выходной направляющий аппарат вентилятора двигателя RB-211 выполнен с помощью электронно-лучевой сварки. В приспособление устанавливают одновременно четыре блока лопаток, по три лопатки в каждом. В то время как одно приспособление загружается вне камеры, внутри камеры в аналогичном приспособлении идет сварка направляющих аппаратов из блоков.

Установка делает швы автоматически, но для доступа к некоторым участкам приходится регулировать положение гнезд и создавать для этого в печи атмосферное давление, открывать ее, а затем вновь создавать вакуум. Для защиты пера от перегревания между лопатками вставляются специальные пластины из тонкой листовой стали.

Направляющие лопатки выходного аппарата двигателя CF-6 изготовлены из алюминиевого сплава AMS-4153, конфигурация лопатки получена методом экструзии. Соединение лопаток с корпусом выполнено методом сращивания. Ранее такие соединения делались паяными или лопатки крепились механически.

Белянин П. Н. Производство широкофюзеляжных самолетов в США — М.: Машиностроение, 1979.

Экспертиза

на главную