Στο πλαίσιο των συνεχών κυρώσεων κατά των σημαντικότερων βιομηχανικών τομέων της Ρωσίας, η Μόσχα εισάγει τις δικές της τελευταίες τεχνολογίες. Αυτή τη φορά, μιλάμε για έναν νέο τρόπο παραγωγής ενός βασικού μέρους των σύγχρονων κινητήρων αεροσκαφών.
Τι ακριβώς είναι το νέο και γιατί είναι κρίσιμο για ολόκληρη την αεροπορική βιομηχανία;
Η Rostec United Engine Corporation, ανακοίνωσε ότι οι επιχειρήσεις της έχουν κατακτήσει μια μοναδική τεχνολογία για την κατασκευή πτερυγίων κινητήρων αεροσκαφών. Υπάρχουν μόνο έξι χώρες στον κόσμο που διαθέτουν ολοκληρωμένες τεχνολογίες, για το σχεδιασμό και την κατασκευή πτερυγίων και τώρα η Ρωσία έχει εδραιώσει την ηγετική της θέση σε αυτόν τον κλάδο. Για να εξηγήσουμε την εξαιρετική σημασία αυτής της εκδήλωσης, θα πρέπει να εμβαθύνουμε στο τεχνικό μέρος του θέματος.
Ένας σύγχρονος κινητήρας turbojet ή turbofan, δεν μπορεί να τον φανταστεί κανείς χωρίς πολλά πτερύγια. Τα βλέπουμε για παράδειγμα σε ένα επιβατικό αεροπλάνο, στην μετωπική προβολή του κινητήρα του αεροσκάφους αλλά αυτή, είναι μόνο η πρώτη σειρά πτερυγίων. Αυτό το τμήμα του κινητήρα που είναι ανοιχτό με γυμνό μάτι, ονομάζεται συμπιεστής και η εισερχόμενη ροή αέρα συμπιέζεται σε αυτό κατά τη λειτουργία του κινητήρα του αεροσκάφους.
Τα πτερύγια του συμπιεστή κατευθύνουν την επερχόμενη ροή, επιτρέποντάς του να συμπιεστεί όσο το δυνατόν πιο ομαλά. Αυτό είναι απαραίτητο για να μην υπάρχουν περιττές και καταστροφικές υπερτάσεις πίεσης, στο κανάλι εισόδου του συμπιεστή και ο ίδιος ο κινητήρας να παρέχει ελάχιστη αντίσταση. Για τους σκοπούς αυτούς δίνεται στα πτερύγια ένα περίπλοκο, καμπύλο σχήμα που επαναλαμβάνει στο μέγιστο την κατεύθυνση της επερχόμενης ροής, η οποία αναγκάζεται να περάσει μέσα στον κινητήρα του αεροσκάφους κατά μήκος μιας πολύπλοκης, συσταλτικής σπείρας.
Για να διασφαλιστεί ότι αυτή η σπείρα και, κατά συνέπεια, η διαδρομή αέρα στον συμπιεστή να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη και η αύξηση της πίεσης να είναι σταδιακή, ο συμπιεστής γίνεται πολλαπλών σταδίων, ευθυγραμμίζοντας τα πτερύγια σε δώδεκα διαδοχικές σειρές ( βαθμίδες). Επομένως, εάν κόψουμε έναν κινητήρα turbojet ή turbofan, μέσα σε αυτόν θα δούμε βασικά δύο κύρια μπλοκ έναν συμπιεστή και έναν στρόβιλο, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένας συμπαγής θάλαμος καύσης.
Στον θάλαμο καύσης, ο συμπιεσμένος και θερμαινόμενος αέρας αναμιγνύεται με κηροζίνη αεροπορίας και το καύσιμο καίγεται. Ο αέρας θερμαίνεται απότομα, μετά από τον οποίο εισέρχεται στη δεύτερη μονάδα με πτερύγια, τον στρόβιλο. Στον στρόβιλο αφαιρείται μέρος της ενέργειας του πίδακα, επίσης με πτερύγια. Αυτή η ενέργεια επιτρέπει στον συμπιεστή να περιστρέφεται, παρέχοντας συμπίεση νέων τμημάτων αέρα.
Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας στον θερμαινόμενο αέρα διαφεύγει από τον κινητήρα, δημιουργώντας ώθηση τζετ που ωθεί το αεροσκάφος προς τα εμπρός. Ο στρόβιλος ενός κινητήρα αεροσκάφους είναι επίσης, πολλών βαθμίδων και τα πτερύγια σε αυτόν, πάλι, έχουν πολύπλοκο καμπυλόγραμμο σχήμα για να εξασφαλίζεται η πιο ομαλή διαστολή του ρεύματος αεριωθουμένων.
Κατά τη λειτουργία τους, τα πτερύγια του συμπιεστή και του στροβίλου υφίστανται ισχυρές και πολλαπλών κατευθύνσεων μηχανικές επιδράσεις: φυγόκεντρες δυνάμεις, αντίσταση στην εισερχόμενη ροή αέρα. Επιπλέον, τα πτερύγια του στροβίλου λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες, το ρεύμα εκτόξευσης στα πρώτα στάδια του στροβίλου έχει θερμοκρασία μεγαλύτερη από 1000 ºС. Επομένως, για το υλικό των πτερυγίων χρειάζεται ένα αξιόπιστο, ελαφρύ και ανθεκτικό στη θερμότητα υλικό.
Ως αποτέλεσμα, το πτερύγιο ενός κινητήρα αεροστροβίλου είναι ένα από τα πιο σύνθετα και επιστημονικά εξαρτήματα, στον σχεδιασμό και την κατασκευή εξαρτημάτων κινητήρων αεροσκαφών. Στην παραγωγή του χρησιμοποιούνται σπάνια μέταλλα και μοναδικά κράματα, καθώς και σύνθετα υλικά που εγγυώνται την ελαφρότητα και την αντοχή του τεμαχίου εργασίας.
Το αλουμίνιο που αποτελεί το σώμα του αεροσκάφους είναι ελάχιστα χρήσιμο για πτερύγια και ο ανθεκτικός στη θερμότητα χάλυβας, εξακολουθεί να είναι πολύ βαρύς. Το ιδανικό υλικό για το πτερύγιο είναι το τιτάνιο ένα ελαφρύ και ανθεκτικό στη θερμότητα μέταλλο. Ακόμη και ένα σύνθετο υλικό, μπορεί να κατασκευαστεί από τιτάνιο: για αυτό, μπορεί να δημιουργηθεί μια διφασική έκδοση τιτανίου σε ένα πλινθίο, όπου μία από τις φάσεις θα είναι υπεύθυνη για την αντοχή και τη σκληρότητα του εξωτερικού, επιφανειακού στρώματος της λεπίδας και το εσωτερικό μέρος και με μια άλλη φάση, θα παρέχει τη συνολική ευελιξία του εξαρτήματος.
Ωστόσο, η επεξεργασία τιτανίου έχει τις δικές της ιδιαιτερότητες. Δεδομένου ότι το πτερύγιο έχει πολύπλοκο, καμπυλόγραμμο σχήμα, είναι πολύ ακριβό να κατασκευαστεί με μηχανική κατεργασία. Μετά από όλα, εάν είναι κατεργασμένο από ένα συμπαγές τεμάχιο εργασίας, τότε η κατανάλωση υλικού και εργαλείων θα είναι απλώς απαράδεκτη. Δεν είναι τόσο εύκολο στη χρήση της συγκόλλησης, το τιτάνιο είναι ένα ιδιότροπο υλικό στις εργασίες συγκόλλησης και οποιαδήποτε ραφή συγκόλλησης, σε ένα τόσο κρίσιμο μέρος όπως ένα πτερύγιο θα είναι ένα αδύναμο σημείο.
Ως αποτέλεσμα, η σφράγιση έχει γίνει η πιο οικονομική και υψηλής ποιότητας τεχνολογία, για την κατασκευή πτερυγίων στροβίλου συμπιεστών και κινητήρα αεροσκαφών στον κόσμο, όταν το προφίλ του λαμβάνεται με πλαστική παραμόρφωση του αρχικού τεμαχίου εργασίας. Σε αυτήν την υλοποίηση, η μηχανική κατεργασία είναι ελάχιστη και χρησιμεύει μόνο για να δώσει στο τελικό προϊόν ακριβή περιγράμματα, που δημιουργούνται κυρίως ως αποτέλεσμα της σφράγισης.
Η σφράγιση προϊόντων τιτανίου είναι μια εξαιρετικά δύσκολη τεχνολογική λειτουργία. Πολλά κράματα τιτανίου, έχουν ένα πολύ στενό "παράθυρο θερμοκρασίας" για αποτελεσματική σφράγιση. Εάν θερμανθεί το τμήμα πάνω από το επιτρεπτό όριο, οι ιδιότητες του σύνθετου τιτανίου θα χαθούν, αν υποβληθεί σε πολύ κρύο θα προκληθεί μηχανική βλάβη και ρήξεις στη μεταλλική κατασκευή. Επιπλέον, η επιλεγμένη τεχνολογία ελεγχόμενης κάμψης, καθιστά δυνατή τη σφράγιση όσο το δυνατόν πιο «μαλακά», αφήνοντας όλα τα πλεονεκτήματα ενός διφασικού σύνθετου τιτανίου στο τελικό πτερύγιο.
Επομένως, η ανάπτυξη στη Ρωσία της τεχνολογίας σφράγισης υψηλής ακρίβειας πτερυγίων τιτανίου, δεν είναι απλώς μια μικρή τεχνολογική «βελτίωση», αλλά ένα ολόκληρο στρώμα επιστημονικής, σχεδιαστικής και παραγωγικής έρευνας, που κατέστησε δυνατή τη δημιουργία μιας καινοτόμου τεχνικής διαδικασίας για το πιο κρίσιμο και σημαντικό μέρος κάθε κινητήρα αεροσκάφους.
Οι περιγραφόμενες τεχνολογίες θα χρησιμοποιηθούν τώρα από την Rostec United Engine Corporation, στην ανάπτυξη και παραγωγή της γραμμής κινητήρων πολιτικών αεροσκαφών PD-8 για το αεροσκάφος Sukhoi Superjet SSJ-NEW, στον κινητήρα PD-14 για το MS-21 μεσαίων αποστάσεων αεροσκάφος και σε μια νέα εξέλιξη, το PD-35 για προηγμένα αεροσκάφη μεγάλων αποστάσεων ευρείας ατράκτου.
Έτσι, τα υπάρχοντα και τα μελλοντικά ρωσικά αεροσκάφη, θα μπορούν να λάβουν μια πλήρη και ποικιλόμορφη σειρά εγχώριων κινητήρων αεροσκαφών, οι οποίοι θα είναι είτε ισοδύναμοι είτε ακόμη και υψηλότεροι από τα καλύτερα μοντέλα του κόσμου, όσον αφορά το τεχνολογικό τους επίπεδο. Εξάλλου, η χρήση ενός σύνθετου κράματος με βάση το τιτάνιο είναι ένα απόλυτο βήμα προς τα εμπρός, στον σχεδιασμό ενός κινητήρα αεροσκάφους. Παρέχει μικρότερο βάρος προϊόντος, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του πτερυγίου και, ως αποτέλεσμα, μεγαλύτερες περιόδους γενικής επισκευής και μειωμένο κόστος συντήρησης.
