El motor de aviación es el "corazón" del avión. Los motores de los aviones civiles de pasajeros se centran en la seguridad y la fiabilidad, mientras que los motores militares también persiguen sobre esta base un mayor empuje, así como el empuje máximo cuando se enciende el postquemador. Se puede ver que el jugador más fuerte en el campo de los motores de aviación deben ser los motores de aviación militar, y los motores militares se consideran el pináculo de la tecnología humana. Los países que son capaces de realizar actividades de I+D, fabricación y producción de motores aeroespaciales generalmente no exportan fácilmente su propia tecnología. Solo exportan motores terminados y algunos incluso deben enviarse de regreso al país de origen para su mantenimiento. ¿Qué tan difícil es construir un motor de avión? La dificultad en su fabricación radica en su compleja estructura y requisitos de alta precisión, que involucran muchos aspectos como la selección de materiales, el diseño, la fabricación, el sistema de control y las pruebas rigurosas. Echémosle un vistazo juntos.
Difícil de copiar y desmontar.
La dificultad de fabricar motores de avión se refleja primero en la dificultad de copiarlos y desmantelarlos. La apariencia de un automóvil o avión se puede copiar mediante mapeo inverso. No hace falta decir que los coches también son fáciles de copiar. También hay copias de la apariencia de aviones, como los bombarderos Tu-160 y B-1B, pero la copia de motores es simplemente imposible sin la intervención de dibujos. Por ejemplo, el motor de la serie CFM-56, el motor principal utilizado actualmente en el avión de pasajeros Boeing 737, ha producido más de 20,000 unidades desde su primera operación en 1974 hasta la actualidad. Se utiliza en casi todos los aviones de pasajeros de pasillo único producidos principalmente por Boeing y Airbus.
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Al desmantelar CFM-56, encontrará que las palas del motor están cubiertas con muchos pequeños orificios de aire del tamaño de una uña. Sin dibujos de posicionamiento, es imposible copiarlos. Una vez que los orificios de aire se perforan en la posición incorrecta, afectará directamente la disipación de calor de las aspas y se reducirá el rendimiento general de la réplica. Basándose en la base técnica del CFM-56, GE ha desarrollado motores que se pueden utilizar en varios modelos de aviones, compitiendo directamente con Pratt & Whitney.
Los materiales son difíciles de fabricar.
El motor de aviación es realmente muy simple. Tomemos como ejemplo el motor CFM-56 clásico, que incluye un compresor de baja presión, un compresor de alta presión de nueve etapas, una turbina de alta presión de primera etapa, una turbina de baja presión de cuatro etapas y un cámara de combustión anular en el medio. Sin embargo, estas estructuras tienen diferentes ambientes de temperatura y presión de trabajo, lo que significa que los materiales utilizados son diferentes. Tomemos como ejemplo las palas de una turbina. El ambiente de trabajo es de miles de grados centígrados, decenas de miles de revoluciones por minuto, y están hechos de una mezcla de múltiples metales con diferentes proporciones.
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Debido a que las aspas cercanas a la cámara de combustión están sujetas a temperaturas más altas y los materiales se utilizan para soportar altas temperaturas, las proporciones de elementos metálicos raros son diferentes. Si se utilizan todos los mismos materiales resistentes a altas temperaturas, el precio unitario será alto y la economía será pobre. Para los motores de aviones civiles de pasajeros operados comercialmente, lo mejor es que sean económicos y fáciles de usar.
Del mismo modo, además de los álabes de las turbinas, los materiales utilizados en cada componente del motor también son diferentes. La turbina del motor CFM-56 utilizada por el Boeing 737 está hecha de una aleación de alta temperatura y algunas otras piezas utilizan materiales compuestos. Actualmente, el material compuesto a base de resina es más popular. El receptor con conductos externo F-119 de Pratt & Whitney utiliza este material, que puede soportar temperaturas de 400 grados Celsius, y el costo también se puede controlar.
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Alta precisión de procesamiento
Tener materiales y dibujos avanzados no significa que puedas crear un excelente motor aeronáutico, porque la tecnología de procesamiento es el último obstáculo. El ventilador de un motor de avión con motor CFM-56 tiene sólo 1,55 metros de diámetro y 2,5 metros de longitud. Tiene que producir 86 kN de empuje en un espacio tan pequeño. Puedes imaginar lo complicada que es la tecnología de procesamiento.
Desde una pequeña perspectiva, tomando como ejemplo las actuales palas de turbina de cristal único, el proceso de fundición de precisión requiere un error de 0.1 mm, para garantizar que cada pala pueda funcionar normalmente. Para procesar varios materiales de aleación juntos, es necesario dominar las habilidades de procesamiento y las técnicas de soldadura de aleaciones de alta temperatura. Al mismo tiempo, el rotor y las palas del motor funcionan a alta velocidad durante el funcionamiento. Una mano de obra insuficiente provoca que el motor se desgaste rápidamente y tenga una vida útil corta, lo que afecta directamente a la economía.
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Los altos requisitos de la tecnología también promueven la eficiencia del funcionamiento de los motores aeronáuticos. Tomando como ejemplo las palas, GE ha desarrollado una pala sin costuras y unida a tope. Hay un software hecho de un material especial en el extremo exterior de la pala del motor, que se puede utilizar cuando la pala está funcionando. Se conecta perfectamente con la estructura del anillo exterior para mejorar la eficiencia del motor. Estos materiales blandos tienen requisitos muy altos en cuanto a la tecnología de procesamiento. No sólo deben mantener la estabilidad, sino también ser económicos y requerir poco mantenimiento. De lo contrario, al mejorar la eficiencia del motor, también aumentará la carga para el personal de tierra y el rendimiento económico no será lo suficientemente obvio.
En resumen, desde la perspectiva de la topografía inversa, los materiales y la tecnología de procesamiento, se debe decir que los motores aeronáuticos son la corona del campo de la ingeniería industrial y un símbolo de la fortaleza científica y tecnológica de un país.
Basado en el motor WS-10 "Taihang", mi país ha desarrollado de forma independiente el motor turbofan de alto empuje y alta relación de derivación WS-20 para uso militar y civil, que está equipado con el motor Y -20 avión de transporte estratégico. Nuestro país también está desarrollando el motor turbofan Yangtze-1000A de alta relación de derivación para su instalación en la aeronave civil C-919, y planea ensamblar y producir en el país el motor LEAP-X "Safran" de clase mundial. . Al mismo tiempo, también se está desarrollando la próxima generación de motores avanzados de gran relación de derivación con un empuje de 200 a 400 kN. Todos estos proyectos indican que se acerca la era de la "explosión" de los motores de gran relación de derivación de China.
