Производство авиационных газотурбинных двигателей

Производство авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) представляет одну из наиболее сложных и наукоёмких отраслей машиностроения.

В наше время одним из атрибутов великой державы является способность создавать и производить авиационные газотурбинные двигатели. Помимо России, только США, Великобритания и Франция владеют полным циклом создания и выпуска авиационных ГТД.

Авиационное двигателестроение, базирующееся на наиболее передовых технологиях, стимулирует развитие многих других отраслей промышленности, где требуются компактные, мобильные и хорошо управляемые энергетические установки, — наземный и водный транспорт, электроэнергетику, газовую и нефтяную индустрию и т.д.

Современные авиационные двигатели должны соответствовать высоким требованиям по надёжности, минимальной массе, экономичности и ресурсу. Эти задачи успешно решаются путём совершенствования конструкции, улучшения аэродинамических и термодинамических характеристик двигателей, а также благодаря использованию новых, более эффективных материалов, технологий изготовления деталей и узлов, поверхностного упрочнения и нанесения покрытий.

В технологии производства ГТД в последние годы происходят революционные изменения, связанные с созданием и расширяющимся применением новых технологий, способных коренным образом улучшить качественные показатели выпускаемых изделий, всю структуру и условия производства. Их называют приоритетными, ключевыми или критическими технологиями. К таким технологиям, в частности, относятся:

• информационные технологии, решающие широкий круг задач на всех этапах жизненного цикла изделия, объединённые в концепцию CALS;
• технологии получения новых материалов (керамики, композиционных материалов с полимерной керамической и металлической матрицами, интерметаллидных сплавов, нанопорошковых материалов, функционально-градиентных материалов, жаропрочных сплавов с монокристаллической структурой и др.) и деталей из них;
• многоканальное и многокоординатное программное управление технологическими процессами и технологическим оборудованием;
• технологии нанесения защитных и функциональных покрытий (жаростойких, термобарьерных, уплотнительных и т.д.);
• технологии формообразования изделий сложной формы — моноколес (блисков), лопаток компрессоров и турбин и др.;
• технологии заготовительного производства — литьё по выплавляемым моделям и спрейное литьё, горячее изостатическое прессование в газостатах, лазерная, струйная и плазменная резка и др.;
• технологии получения неразъёмных соединений (диффузионная, электронно-лучевая и лазерная сварка, сварка трением);
• технологии механической, электрофизической и электрохимической обработки, включая глубинное и высокоскоростное шлифование, вихревое точение, обработку глубоких отверстий и отверстий малого диаметра;
• технологии непосредственного получения трёхмерных объектов (деталей и моделей) на основе математической модели изделия (лазерная стереолитография, LOM-процесс, объёмный принтер);
• технологии контроля (координатно-измерительные машины, машины технического зрения, лазерная интерферометрия и др.).

Даже это краткое перечисление говорит о широком внедрении в современное авиадвигателестроение инновационных процессов. Современный инженер-технолог, разрабатывающий технологические процессы, должен обладать знаниями технологических возможностей, технических характеристик и особенностей реализации всех процессов обработки, входящих в технологический маршрут изготовления деталей и узлов новейших ГТД, начиная с заготовительных операций и заканчивая финишными и контрольными.

Характерной особенностью современного развития технологии авиадвигателестроения является широкое использование достижений фундаментальных и общеинженерных наук для решения теоретических проблем и технологических задач. Большую роль в создании научных школ авиационного двигателестроения сыграли общепризнанные фундаментальные и прикладные исследования кафедр и лабораторий МАИ, МВТУ, МАТИ, УГАТУ, РГАТА и лабораторий отраслевых институтов.

Проблемы и решения производства ГТД

1. Конструктивно-технологический анализ деталей современных газотурбинных двигателей и перспектив их развития показал тенденцию повышения трудоёмкости механической обработки, обусловленной применением новых конструктивных решений и разработкой жаропрочных сплавов с более низкой обрабатываемостью резанием.
2. Основными конструкционными материалами в производстве ГТД являются никелевые и титановые жаропрочные сплавы, чьи механические свойства определённым образом изменяются под действием температур и напряжений при статических испытаниях. Изменение этих свойств необходимо учитывать при расчёте температур и напряжений на контактных поверхностях инструмента при резании жаропрочных сплавов.
3. Повышение эффективности производственных процессов обработки деталей из жаропрочных сплавов связано с применением многокоординатных станков с ЧПУ, новых инструментов, оснащённых СМП с износостойкими покрытиями и новых СОТС. Однако повышение эффективности процессов обработки деталей в каждом конкретном случае справедливо только для исследованных условий выполнения операции и не может быть распространено на другие операции обработки. Для выбора эффективных условий обработки деталей при проектировании конкретных операций (переходов) в технологических процессах необходимо проведение трудоёмких и материалоёмких экспериментальных исследований.
4. Информационной базой автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) как функциональной системы информационного обеспечения всего жизненного цикла изделия должны стать методические материалы и нормативы на режимы резания жаропрочных сплавов и стойкости инструмента, разрабатываемые на основе автоматической обработки статистической информации о состоянии инструмента во взаимосвязи с его параметрами, заложенными на стадиях проектирования и изготовления и отражающие современный уровень развития технологии производства.

5. Теоретическое моделирование процессов резания и изнашивания режущего инструмента, в том числе с помощью методов подобия и размерности, позволяет распространить результаты исследований конкретной операции резания на другие операции обработки резанием различных обрабатываемых материалов инструментами из различных инструментальных материалов. Рассмотренные методы предполагают использование в расчётах эмпирических коэффициентов и физических величин, определяемых экспериментально.
6. Методы и средства диагностики, основанные на измерении термосиловых и виброакустических параметров, по существу, являются экспериментальными методами, устанавливающими корреляционную связь скорости резания и интенсивности изнашивания инструмента с диагностическими признаками состояния процесса резания и инструмента. Информация о процессе резания, полученная этими методами, справедлива только для условий проведения данного конкретного эксперимента.
7. Повышение эффективности автоматизированной системы технологической подготовки производства высокотехнологичных деталей из современных труднообрабатываемых сплавов зависит от качества разработанных математических моделей процессов резания и информационно-технологического обеспечения на основе автоматизированных методов измерения и средств диагностирования и контроля параметров физических явлений.

Вам также могут быть интересны статьи:

Производство моноколёс и крыльчаток газотурбинных двигателей Технология изготовления крыльчаток газотурбинных двигателей Электрохимическая обработка фасонных поверхностей Режущие свойства инструментов из композитов Быстрореагирующее производство Производство антифрикционных латуней и бронз

(Пока оценок нет)

Загрузка...