موتور هوانوردی "قلب" هواپیما است. موتورهای هواپیماهای مسافربری غیرنظامی بر ایمنی و قابلیت اطمینان تمرکز می کنند، در حالی که موتورهای نظامی نیز بر این اساس نیروی رانش بیشتری را دنبال می کنند و همچنین در هنگام روشن شدن پس سوز حداکثر نیروی رانش را دنبال می کنند. مشاهده می شود که قوی ترین بازیگر در زمینه موتورهای هوانوردی باید موتورهای هوانوردی نظامی باشند و موتورهای نظامی اوج فناوری بشری محسوب می شوند. کشورهایی که توانایی تحقیق و توسعه، ساخت و تولید موتورهای هوافضا را دارند، عموماً به راحتی فناوری خود را صادر نمی کنند. آنها فقط موتورهای تمام شده را صادر می کنند و حتی برخی از آنها باید برای تعمیر و نگهداری به کشور مبدا بازگردانده شوند. ساخت موتور هواپیما چقدر سخت است؟ مشکل در ساخت آن در ساختار پیچیده و الزامات با دقت بالا نهفته است، که شامل جنبه های بسیاری مانند انتخاب مواد، طراحی، ساخت، سیستم کنترل و آزمایش های دقیق است. بیایید با هم نگاهی به آن بیندازیم.
کپی و جداسازی آن مشکل است
دشواری ساخت موتورهای هوایی ابتدا در دشواری کپی و برچیدن منعکس می شود. ظاهر یک ماشین یا هواپیما را می توان از طریق نقشه برداری معکوس کپی کرد. نیازی به گفتن نیست که ماشین ها نیز به راحتی کپی می شوند. کپیهای ظاهری هواپیما نیز وجود دارد، مانند بمبافکنهای Tu{0}} و B{-1B، اما کپی کردن موتور بدون دخالت نقشهها غیرممکن است. به عنوان مثال، موتور سری CFM-56، موتور اصلی که در حال حاضر در هواپیمای مسافربری بوئینگ 737 استفاده میشود، از اولین عملیات خود در سال 1974 تا امروز بیش از 20،{5}} واحد تولید کرده است. تقریباً در تمام هواپیماهای مسافربری تک راهرو که عمدتاً توسط بوئینگ و ایرباس تولید می شوند استفاده می شود.
تصویر
هنگام برچیدن CFM{0}}، خواهید دید که تیغه های موتور با تعداد زیادی سوراخ هوای کوچک به اندازه یک ناخن پوشیده شده است. بدون تعیین موقعیت نقشه ها، کپی کردن آنها غیرممکن است. هنگامی که سوراخ های هوا در موقعیت اشتباه پانچ شوند، مستقیماً بر اتلاف گرمای تیغه ها تأثیر می گذارد و عملکرد کلی ماکت کاهش می یابد. جنرال الکتریک با تکیه بر شالوده فنی CFM-56 موتورهایی را توسعه داده است که می توانند در مدل های مختلف هواپیما مورد استفاده قرار گیرند و به طور مستقیم با پرت اند ویتنی رقابت کنند.
ساخت مواد دشوار است
موتور هوانوردی در واقع بسیار ساده است. موتور کلاسیک CFM-56 را به عنوان مثال در نظر بگیرید، از جمله کمپرسور کم فشار، کمپرسور نه مرحلهای فشار بالا، یک توربین فشار بالا مرحله اول، یک توربین فشار پایین چهار مرحلهای و یک محفظه احتراق حلقوی در وسط. با این حال، این سازه ها دارای محیط های دمای کاری و فشار متفاوتی هستند که به این معنی است که مواد مورد استفاده متفاوت است. به عنوان مثال پره های توربین را در نظر بگیرید. محیط کار هزاران درجه سانتیگراد، ده ها هزار دور در دقیقه است و از مخلوطی از فلزات متعدد با نسبت های مختلف ساخته شده اند.
تصویر
از آنجایی که تیغه های نزدیک محفظه احتراق در معرض دماهای بالاتری هستند و از مواد برای تحمل دمای بالا استفاده می شود، نسبت عناصر فلزی کمیاب متفاوت است. اگر از همه همان مواد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا استفاده شود، قیمت واحد بالا و اقتصاد ضعیف خواهد بود. برای موتورهای هواپیماهای مسافربری غیرنظامی که به صورت تجاری کار می کنند، بهتر است ارزان و آسان برای استفاده باشند.
به همین ترتیب، علاوه بر پره های توربین، مواد به کار رفته در هر یک از اجزای موتور نیز متفاوت است. توربین موتور CFM{0}} مورد استفاده بوئینگ 737 از آلیاژ با دمای بالا ساخته شده است و برخی از قطعات دیگر از مواد کامپوزیتی استفاده می کنند. در حال حاضر مواد کامپوزیتی مبتنی بر رزین محبوبتر است. گیرنده مجرای خارجی F{4}} Pratt & Whitney از این ماده استفاده می کند که می تواند دمای 400 درجه سانتیگراد را تحمل کند و هزینه آن نیز قابل کنترل است.
تصویر
دقت پردازش بالا
اگر مواد و نقشه های پیشرفته ای دارید، به این معنی نیست که می توانید یک موتور هوایی عالی ایجاد کنید، زیرا فناوری پردازش مانع نهایی است. فن موتور هوائی موتور CFM{0}} تنها 1.55 متر قطر و 2.5 متر طول دارد. در چنین فضای کوچکی باید 86 کیلونیوتن نیروی رانش تولید کند. می توانید تصور کنید که فناوری پردازش چقدر پیچیده است.
از منظری کوچک، با در نظر گرفتن پرههای توربین تک کریستال جریان اصلی فعلی، فرآیند ریختهگری دقیق به خطای 0.1 میلیمتر نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که هر پره میتواند به طور عادی کار کند. به منظور پردازش مواد آلیاژی مختلف با هم، باید بر مهارت های پردازش و تکنیک های جوشکاری آلیاژهای با دمای بالا تسلط داشته باشید. در عین حال، روتور موتور و تیغه ها در حین کار با سرعت بالایی کار می کنند. ساخت ناکافی به این معنی است که موتور به سرعت فرسوده می شود و عمر مفید آن کوتاه است که مستقیماً بر اقتصاد تأثیر می گذارد.
تصویر
الزامات بالای فناوری همچنین کارایی عملکرد موتورهای هوا را افزایش می دهد. با در نظر گرفتن تیغه ها به عنوان مثال، جنرال الکتریک یک تیغه بدون درز با اتصال لب به لب توسعه داده است. در انتهای بیرونی تیغه موتور نرم افزاری از مواد مخصوص ساخته شده است که می توان از آن در هنگام کار تیغه استفاده کرد. به طور یکپارچه با ساختار حلقه بیرونی برای بهبود راندمان موتور متصل می شود. چنین مواد نرمی نیازهای بسیار بالایی برای فناوری پردازش دارند. آنها نه تنها باید پایداری خود را حفظ کنند، بلکه باید مقرون به صرفه باشند و نیاز به نگهداری کمی دارند. در غیر این صورت ضمن بهبود راندمان موتور، بار کارکنان زمینی را نیز افزایش می دهد و عملکرد اقتصادی به اندازه کافی مشهود نخواهد بود.
به طور خلاصه، از منظر نقشه برداری معکوس، مواد و فناوری فرآوری، موتورهای هوا را باید تاج رشته مهندسی صنایع و نماد قدرت علمی و فناوری یک کشور دانست.
بر اساس موتور WS-10 "Taihang"، کشور من به طور مستقل موتور توربوفن با نسبت بای پس بالا WS-20 را برای استفاده نظامی و غیرنظامی توسعه داده است که به Y مجهز است. -20 هواپیماهای حمل و نقل استراتژیک. کشور ما همچنین در حال توسعه موتور توربوفن یانگ تسه است-1000یک موتور توربوفن با نسبت بای پس بالا برای نصب در هواپیمای غیرنظامی C-919 و قصد دارد موتور کلاس جهانی LEAP-X "Safran" را در داخل کشور مونتاژ و تولید کند. . همزمان، نسل بعدی موتورهای پیشرفته با نسبت بای پس بزرگ با نیروی رانش 200 تا 400 کیلونیوتن نیز در حال توسعه است. همه این پروژهها نشان میدهند که عصر «فشار» موتورهای با نسبت دور زدن بزرگ چین در راه است.
