Совершенствование технологии производства реактивных двигателей

Самолеты должны быть более эффективными - это основополагающая задача, когда дело доходит до проектирования реактивных двигателей. Однако, при создании проекта и подборе компонентов для изготовления комплектующих деталей двигателя, инженеры обязаны учитывать экономическую целесообразность применения материала для массового производства. Разработанная новая технологическая цепочка обеспечивает большую свободу в дизайне и позволяет повысить эффективность производства, а также проведение ремонтных процессов.

На прошедшей с 20 по 25 мая 2014 года выставке ILA Berlin Air Show, группа ученых из Fraunhofer, Аахен, Германия, представила несколько компонентов из которых были изготовлены детали по новой технологии, а также могут быть использованы при проведении ремонтных работ.

По прогнозам экспертов, ежегодные перевозки авиапассажиров будут неуклонно расти, увеличится количество летательных аппаратов в коммерческих компаниях и у частных лиц. Это значительно увеличит нагрузку на природу и создаст дополнительные экологические проблемы, поэтому необходим авиатранспорт потребляющий меньше топлива и производящий меньше вредных выбросов СО2 в атмосферу.

При конструировании узлов двигателя, инженеры должны быть уверены в свойствах материала, применяемого для изготовления деталей. Это означает, что ученые могут производить компоненты, которые ранее не применялись в производстве. Это стало возможно, например, с применением «селективной лазерной плавки» (SLM). В ходе производственного процесса, постепенно происходит формирование изделия из порошкового компонента с получением необходимой формы в рамках данного конкретного слоя. Везде, где используется лазерное и радиационное воздействие, порошок сначала плавится, а затем застывает, образуя твердую массу. Таким образом происходит формирование изделия, постепенно слой за слоем. Ранее подобные детали производились путем многократных операций с помощью фрезерования из цельной заготовки металла. Это приводило к большим потерям металла и сложности получения необходимой формы деталей.

Технология продолжает совершенствоваться с интеграцией операций плавки в непрерывный процесс. По новой технологии изготовлен сопловый аппарат (NGV), который состоит из шести двухместных лопаток. Ранее лопатки производились, только с двумя плоскостями. Теперь при монтаже, время необходимое для сборки значительно сокращено, что позволяет производить монтаж агрегатов быстрее. Изделия, изготовленные по новой технологии имеют меньший вес, примерно на 30%.

В программе разработки новых технологий и совершенствовании работы реактивных двигателей приняли участие 21 компания, с целью реализовать новые концепции для турбомашин, дающих возможность производить энергию более эффективно, со значительным снижением выбросов СО2.

Новая технология применяется, также при ремонте отдельных деталей. Если рассматривать жизненный цикл, например, турбинных лопаток, то по истечении определенного времени требуется их капитальный ремонт. Ранее ремонт производился вручную с выполнением определенных операций и занимал много времени. По новой технологии все операции, связанные с восстановлением лопаток, производятся автоматически и обеспечивают высокое качество ремонта. Важным шагом на пути автоматизации стала разработка программного подхода, CAx framework, который позволяет производить все ремонтные операции с использованием единой платформы. «CA» расшифровывается как computer aided, «x» — для индивидуального технологического производства. Во-первых, производится снятие геометрических данных поврежденных или изношенных лезвий лопаток с помощью процесса оцифровки. Во-вторых, с помощью фрезерных операций устраняются дефекты и, в-третьих, с помощью лазерного излучения происходит восстановление лезвия, используя метод лазерного осаждения (LMD).

Новая технология, также применяется для ремонта деталей вертолетов и самолетов, изготовления лезвий для комплексных дисков (моноколеса).

Технология постоянно совершенствуется и имеет большие перспективы для применения в авиационном производстве.

Avia.pro