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飞机发动机叶片居然是松动的,是技术上失误吗?答案:设计的很科学!

飞机发动机叶片居然是松动的,是技术上失误吗?答案:设计的很科学!

  • 分类:新闻中心
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2021-06-28 12:47
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【概要描述】

飞机发动机叶片居然是松动的,是技术上失误吗?答案:设计的很科学!

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    航天发动机被称为现代工业皇冠上的明珠,其输出功率十分惊人,只有几吨重的航空发动机,却可以推动几十吨上百吨重的客机。一般来说,航空发动机的制造成本占整机制造成本的30%左右,重要性不言而喻。

 

    航空发动机内部结构十分精密且复杂,零件间的连接也应该是严丝合缝。但经过飞机发动机时,却能听到从里面传出来哒嗒哒的声音。难道是发动机里面的风扇叶片松动了吗?没错,就是它松动了,但是也别害怕,它本来就是被设计成这样的。

 

    航空发动机中完成对气体的压缩和膨胀,并且以最高效率产生强大的动力,推动飞机前进工作的就是叶片,它是一种特殊的零件,数量多,形状复杂,要求高,加工难度大。

 

    航空发动机叶片的曲面构型极其复杂,其传递相当大的扭矩和极高的燃烧温度,因此,叶片的材料一般选择的是耐高温,强度高的材料做成。最初的材料是多晶的镍基高温合金,后来制成了定向晶界的多晶叶片,结晶方向与受力方向一致,性能提高很多,最后发展到普遍采用钛合金材料加工,目前人们采用了整体叶片加工技术。

 

    作为发动机的承力部件,这些风扇的叶片却不是牢牢固定在发动机上面的,而是通过榫头卡在风扇盘的榫槽里。榫头和榫槽之间留有间隙,当风扇缓慢转动时,在重力的作用下,每个叶片在接近十二点钟位置时,会向轴线方向滑过去,接近六点钟位置时,会向轴心相反的方向滑出去。于是风扇叶片在这样划来划去的过程中,相互碰撞在一起,发出哒嗒哒的声音。

 

    连接风扇叶和风扇盘的榫卯结构叫做纵树型榫卯,因为它看起来很像一棵纵树及冷杉树的外观,呈现出一个有齿的V型榫头和榫槽之间有着明显的空隙,可以方便榫头在一定范围内自由的滑动。

 

为什么航空发动机叶片设计成松动结构?

    当发动机风扇快速转动而超过临界速度时,转轴由于具有一定弹性,开始接近其几何中心,进而越过几何中心,接近其不平衡处。此时,叶片受到的离心力方向从新的转轴处出发通过叶片所在的位置。其中沿着涡轮盘切线方向的分量指向与不平衡处相反的方向,使得叶片偏向这个方向,进而重新调整了不平衡的位置,使得重心接近其几何中心,进而减小了振动。

 

    这个过程是动态的,因此可以动态地降低任意高转速下风扇的振动,而叶片的相对涡轮盘切线方向的角度是周期变化的,因此需要叶片进行左右摆动。

 

    为了使叶片能够在一定程度上自由摆动,叶片并不是完全固定在涡轮盘上,而是留有间隙,突肩不能完全紧贴相邻的叶片,也是为了允许叶片进行摆动。可以确定的是,不仅风扇的叶片是松的,整个压缩机各级的叶片都是松的。

本文来源:疯狂机械控

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