航空发动机核心零部件 —火焰筒

2022-10-11
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航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,作为飞机的心脏,不仅是飞机飞行的动力,也是促进航空事业发展的重要推动力。

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航空发动机是靠燃烧室高温高压气体推动叶片高速旋转而产生巨大动力,发动机工作时,燃料从喷嘴喷出碎裂成许多细小的油珠而雾化,并与高速进入燃烧室的增压空气,边混合边向后流动,形成混合气。发动机启动时由电嘴产生电火花点燃混合气以后,由已燃气体的火焰作为点火源点燃新鲜混合气,使混合气在燃烧室内保持连续不断的燃烧,燃烧后的气体流向涡轮。
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目前对于高性能的燃烧室,燃烧产生的温度高达2400K。而火焰筒就是燃烧室的主要构件,是组织燃烧的场所。
火焰筒是典型的大尺寸薄壁件,其厚度只有2mm,直径则大于800mm,甚至1000mm以上。即使目前最先进的单晶材料,其熔点也只有1500K,都远低于燃烧室的温度。火焰筒是通过气膜孔冷却技术降温,通常要在火焰筒上加工1~2万个气膜孔。这些气膜孔不但数量庞大,而且分布的位置、方位角都要求非常精确。这些气膜孔各有安排,在火焰筒壁形成一层均匀的冷却膜保护层,降低火焰筒壁的温度,使其能承受高温高压气流的冲击。
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火焰筒上这些气膜孔的质量能直接影响筒壁是否暴露在高温气体下,从而影响发动机的寿命和运行状态。现在发动机的燃烧室温度是在不断提高的,材料趋于复杂,无论是气膜孔的加工还是孔质量的检测技术也越来越难!
声光微纳研究所在火焰筒冷却气膜孔打孔方面,自主研发具有独立知识产权的超快激光加工设备,创新利用超快激光冷加工和旋切加工技术,实现气膜孔的高精密、高效率、高质量加工,保证了加工过程的非热熔效果,以及在线检测技术,实时反馈调节和在线检测,确保工件加工质量并提高加工效率和稳定性,提高了加工程度的准确性和加工能量的低耗性。在接下来的时间里,我们团队也将致力发动机高端零部件加工的技术迭代,全力促进国产大飞机的国产化进程。