航空小常识

航空发念头 若何 顶住“烤”验

时光 :2018年09月10日 15:34   来源 :大年夜 大年夜 飞机报
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  这个夏天 ,除了传统的“火炉”城市,我国各个地区 都出现 了大年夜 大年夜 范围 的高温闷热气候 。高温残虐 之下,人们直呼:热、热、热,只想与空调“长相厮守”。然而,这点热对于咱们的航空发念头 根本 就不值一提 。要知道发念头 工作时,燃烧室内的最高温度可是高达2000℃旁边 。那么,在如斯 难以形容的高温下,航空发念头 是若何 顶住“烤”验的呢?空调肯定 是没有啦,不过 窍门 倒是有几招。

 

  第一招:修炼“金刚不坏之身”

  众所周知,航空发念头 属于热机,其事理 就是将热能转化成机械能,能遭受 的温度越高,产生 的推力就越大年夜 大年夜 ,发念头 的机能 也就越高。据研究 ,燃气涡轮发念头 的涡轮进口温度每进步 100 ℃,发念头 的推许 比就可以或许 进步 10%旁边 。

  面对 赓续 攀升的温度需求,修炼一副“金刚不坏之身”才是发念头 安身立命 的根本 。在以前 几十年里,航空专家们一贯 在出力 研制新型耐高温材料 ,从锻造合金成长 到惯例 锻造 合金,再从定向凝固合金成长 到单晶合金,发念头 材料 的应用 温度获得 很大年夜 大年夜 晋升 。

  以涡轮叶片为例,20世纪50年代 ,高温合金凭借较优良 的高温应用 机能 周全 代替 高温不锈钢,使涡轮叶片应用 温度有飞跃性的进步 ,达到 了800 ℃程度 。20世纪60年代 ,因为 真空冶炼程度 的进步 和加工工艺的成长 ,锻造 高温合金逐渐开端 成为涡轮叶片的主选材料 。而后 ,定向凝固高温合金经由过程 控制 结晶成长 速度、使晶粒按主承力偏向 择优成长 ,改进 了合金的强度和塑性,进步 了合金的热疲惫 机能 ,并且 根本 清除 了垂直于主应力轴的横向晶界,进一步削减 了锻造 松散 、合金偏析和晶界碳化物等缺点 ,应用 温度达到 了 1000 ℃程度 。

  20世纪80年代 ,单晶合金涡轮叶片定向凝固技能 的进一步成长 ,其耐温才能 、热疲惫 强度、抗氧化机能 和抗腐化 特点 较定向凝固合金有了明显 进步 ,很多 前辈 航空发念头 都采取 了单晶合金用作涡轮叶片。如今 ,单晶合金已成长 到第五代,合金的承温才能 赓续 进步 。

 

  第二招:挖空心思降“心火”

  尽管高温材料 研究 取得了很大年夜 大年夜 成就 ,但还是无法知足 航空发念头 机能 成长 对涡轮前温度的请求 。为了化解这个抵触 ,发念头 高温部件开端 引入冷却体系 ,从设计、构造 、工艺等方面挖空心思自我降温。如高压涡轮,因为 涡轮进口压力高,在级气动负荷高、离心力负荷高、温度高的情况 下,常日 会采取 将压气机紧缩 后的几百摄氏度的“低”温空气引入内腔复杂 冷却构造 的空心叶片。

  在航空发念头 范畴 ,先后成长 出了对流冷却、冲击式冷却、气膜冷却、发散冷却等办法 。个中 ,对流冷却是最简单 的冷却办法 ,最大年夜 大年夜 冷却后果 仅可达250℃旁边 ;冲击冷却,又称为喷射冷却,作为对流冷却的一个分支,后果 却赶过 好几倍;气膜冷却是一种在被冷却的空心涡轮叶片外面 上经由过程 小孔排气的冷却办法 ,是现代涡轮高温部件冷却的重要 办法 ;发散冷却又称发汗冷却,冷却空气从叶片内腔经由过程 叶片壁面上无数微孔渗出,就像出汗一样,是一种新的涡轮冷却技能 。而今,由对流、冲击、气膜三种冷却办法 相结合 的复合冷却,被广泛 应用 于前辈 的航空发念头 上。

  但不论 是哪种冷却办法 ,它在改进 涡轮叶片工作情况 的同时,也使得涡轮叶片构造 、工艺变得加倍 复杂 。那些迷宫一样的冷却通道,在必定 程度 上就是降“心火”的关键 。假如 涡轮叶片的冷却后果 可以或许 多进步 100℃,涡轮前温度就能多进步 100℃,从而使发念头 的机能 和推动 比进一步进步 。

 

  第三招:套上“消防防火服”

  面对 上千摄氏度的高温,赤膊上阵的“金刚不坏之身”也烤得让人心疼。为了能让发念头 保持 持久的战斗 力,置备一身“消防防火服”是异常 有须要 的。如在发念头 最核心 的涡轮盘、导向叶片和工作叶片的外面 涂覆一层高温防护涂层。

  今朝 ,航空高温防护涂层的成长 已经历 了四代,第一代铝化物涂层、第二代改性铝化物涂层、第三代MCrAlY包覆涂层与第四代热障涂层等。作为第四代防护涂层的代表,热障涂层是今朝 防护机能 最佳、应用 前景 最好的外面 防护涂层之一。热障涂层是一层陶瓷涂层,它沉积在耐高温金属或超合金的外面 ,对于基体材料 起到隔热浸染 ,可以降低 基体温度,从而使涡轮叶片能在更高的温度下运行。

  高机能 的热障涂层,是英美发念头 应用 寿命远超其他国度 同类发念头 的“不传之秘”。有了高机能 热障涂层,以往寿命200到600小时的发念头 ,工作寿命可以延长 2-3倍,工作温度也能进步 上百摄氏度。

  在“没有最高只有更高”的温度寻求 下,航空发念头 绝对称得上是直面高温的“勇士”。而这种无所害怕 的勇气正是来源 于所有酷爱 航空发念头 事业的人们,是他们用聪慧 和汗水、用生命 和时光 赐与 了发念头 强健 的身材 和靠得住 的保护 。(天骄 沈黎 文/王脊梁 摄)

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