เครื่องยนต์การบินคือ "หัวใจ" ของเครื่องบิน เครื่องยนต์ของเครื่องบินโดยสารพลเรือนมุ่งเน้นไปที่ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ ในขณะที่เครื่องยนต์ทหารยังติดตามแรงผลักดันที่มากขึ้นบนพื้นฐานนี้ เช่นเดียวกับแรงขับสูงสุดเมื่อเปิดระบบเผาทำลายท้ายเครื่องยนต์ จะเห็นได้ว่าผู้เล่นที่แข็งแกร่งที่สุดในด้านเครื่องยนต์การบินจะต้องเป็นเครื่องยนต์การบินทางทหาร และเครื่องยนต์ทางทหารถือเป็นจุดสุดยอดของเทคโนโลยีของมนุษย์ ประเทศที่มีความสามารถในการวิจัยและพัฒนา การผลิตและการผลิตเครื่องยนต์การบินและอวกาศ โดยทั่วไปแล้วไม่สามารถส่งออกเทคโนโลยีของตนเองได้อย่างง่ายดาย พวกเขาส่งออกเฉพาะเครื่องยนต์ที่เสร็จแล้วเท่านั้น และบางส่วนจำเป็นต้องส่งกลับไปยังประเทศต้นทางเพื่อรับการบำรุงรักษาอีกด้วย การสร้างเครื่องยนต์อากาศยานนั้นยากแค่ไหน? ความยากในการผลิตอยู่ที่โครงสร้างที่ซับซ้อนและข้อกำหนดที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งเกี่ยวข้องกับหลายแง่มุม เช่น การเลือกวัสดุ การออกแบบ การผลิต ระบบควบคุม และการทดสอบที่เข้มงวด เรามาดูพร้อมๆ กันเลยครับ
ยากที่จะคัดลอกและแยกชิ้นส่วน
ความยากในการผลิตเครื่องยนต์อากาศยานสะท้อนให้เห็นเป็นครั้งแรกในความยากในการคัดลอกและการรื้อถอน ลักษณะที่ปรากฏของรถยนต์หรือเครื่องบินสามารถคัดลอกได้ผ่านการทำแผนที่ย้อนกลับ ไม่ต้องพูดอะไรมาก รถยนต์ก็ลอกเลียนแบบได้ง่ายเช่นกัน นอกจากนี้ยังมีสำเนาลักษณะเครื่องบิน เช่น เครื่องบินทิ้งระเบิด Tu-160 และ B-1B แต่การคัดลอกเครื่องยนต์เป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีภาพวาดเข้ามาแทรกแซง ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ซีรีส์ CFM-56 ซึ่งเป็นเครื่องยนต์กระแสหลักที่ใช้กับเครื่องบินโดยสารโบอิ้ง 737 ในปัจจุบัน ได้ผลิตมากกว่า 20,000 หน่วยนับตั้งแต่ดำเนินการครั้งแรกในปี 1974 จนถึงปัจจุบัน ใช้ในเครื่องบินโดยสารทางเดินเดี่ยวเกือบทั้งหมดที่ผลิตโดยโบอิ้งและแอร์บัสเป็นหลัก
รูปภาพ
เมื่อทำการรื้อ CFM-56 คุณจะพบว่าใบพัดเครื่องยนต์ถูกปิดด้วยรูอากาศเล็กๆ จำนวนมากขนาดประมาณเล็บมือ หากไม่มีการวางตำแหน่งภาพวาด คุณจะไม่สามารถคัดลอกได้ เมื่อเจาะรูอากาศในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง จะส่งผลโดยตรงต่อการกระจายความร้อนของใบมีด และประสิทธิภาพโดยรวมของแบบจำลองจะลดลง ด้วยพื้นฐานทางเทคนิคของ CFM-56 GE ได้พัฒนาเครื่องยนต์ที่สามารถใช้กับเครื่องบินรุ่นต่างๆ ได้ โดยแข่งขันโดยตรงกับ Pratt & Whitney
วัสดุที่ผลิตได้ยาก
เครื่องยนต์การบินนั้นเรียบง่ายมากจริงๆ ยกตัวอย่างเครื่องยนต์ CFM{0}} แบบคลาสสิก รวมถึงคอมเพรสเซอร์แรงดันต่ำ คอมเพรสเซอร์แรงดันสูงเก้าขั้นตอน กังหันแรงดันสูงขั้นแรก กังหันแรงดันต่ำสี่ขั้นตอน และ ห้องเผาไหม้วงแหวนที่อยู่ตรงกลาง อย่างไรก็ตาม โครงสร้างเหล่านี้มีอุณหภูมิในการทำงานและสภาพแวดล้อมความดันที่แตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าวัสดุที่ใช้จะแตกต่างกัน ดูใบพัดกังหันเป็นตัวอย่าง สภาพแวดล้อมในการทำงานมีอุณหภูมิหลายพันองศาเซลเซียส ความเร็วนับหมื่นรอบต่อนาที และพวกมันทำจากส่วนผสมของโลหะหลายชนิดที่มีสัดส่วนต่างกัน
รูปภาพ
เนื่องจากใบพัดที่อยู่ใกล้ห้องเผาไหม้มีอุณหภูมิสูงกว่าและใช้วัสดุเพื่อให้ทนต่ออุณหภูมิสูงได้ สัดส่วนของธาตุโลหะหายากจึงแตกต่างกัน หากใช้วัสดุทนอุณหภูมิสูงเหมือนกันทั้งหมด ราคาต่อหน่วยจะสูงและเศรษฐกิจไม่ดี สำหรับเครื่องยนต์เครื่องบินโดยสารพลเรือนที่ดำเนินการเชิงพาณิชย์ ควรมีราคาถูกและใช้งานง่ายที่สุด
ในทำนองเดียวกัน นอกจากใบพัดกังหันแล้ว วัสดุที่ใช้ในส่วนประกอบเครื่องยนต์แต่ละชิ้นก็แตกต่างกันเช่นกัน กังหันของเครื่องยนต์ CFM-56 ที่โบอิ้ง 737 ใช้นั้นทำจากโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง และชิ้นส่วนอื่นๆ บางส่วนใช้วัสดุผสม ปัจจุบันวัสดุคอมโพสิตที่ทำจากเรซินได้รับความนิยมมากขึ้น เครื่องรับแบบต่อท่อภายนอก F-119 ของ Pratt & Whitney ใช้วัสดุนี้ ซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิ 400 องศาเซลเซียส และสามารถควบคุมต้นทุนได้
รูปภาพ
ความแม่นยำในการประมวลผลสูง
หากคุณมีวัสดุและภาพวาดขั้นสูง ไม่ได้หมายความว่าคุณสามารถสร้างเครื่องยนต์แอโร่ที่ยอดเยี่ยมได้ เพราะเทคโนโลยีการประมวลผลคืออุปสรรคสุดท้าย พัดลมของเครื่องยนต์อากาศยานแบบ CFM-56 มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1.55 เมตร และยาว 2.5 เมตร มันจะต้องสร้างแรงขับ 86 kN ในพื้นที่ขนาดเล็กเช่นนี้ คุณสามารถจินตนาการได้ว่าเทคโนโลยีการประมวลผลมีความซับซ้อนเพียงใด
จากมุมมองเล็กๆ โดยใช้ใบพัดกังหันผลึกเดี่ยวกระแสหลักในปัจจุบันเป็นตัวอย่าง กระบวนการหล่อที่แม่นยำต้องมีข้อผิดพลาด 0.1 มม. เพื่อให้แน่ใจว่าใบพัดแต่ละใบสามารถทำงานได้ตามปกติ ในการแปรรูปวัสดุโลหะผสมต่างๆ เข้าด้วยกัน คุณจะต้องเชี่ยวชาญทักษะการแปรรูปและเทคนิคการเชื่อมโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง ในเวลาเดียวกัน โรเตอร์ของเครื่องยนต์และใบพัดกำลังทำงานด้วยความเร็วสูงระหว่างการทำงาน งานฝีมือที่ไม่เพียงพอหมายความว่าเครื่องยนต์เสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วและมีอายุการใช้งานสั้น ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อเศรษฐกิจ
รูปภาพ
ความต้องการเทคโนโลยีที่สูงยังส่งเสริมประสิทธิภาพของการทำงานของเครื่องยนต์อากาศยานอีกด้วย ยกตัวอย่างใบมีด GE ได้พัฒนาใบมีดแบบมีข้อต่อชนแบบไร้รอยต่อ มีซอฟต์แวร์ที่ทำจากวัสดุพิเศษที่ปลายด้านนอกของใบมีดเครื่องยนต์ซึ่งสามารถใช้งานได้เมื่อใบมีดทำงาน เชื่อมต่อกับโครงสร้างวงแหวนรอบนอกอย่างไร้รอยต่อเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ วัสดุอ่อนดังกล่าวมีความต้องการเทคโนโลยีการประมวลผลสูงมาก พวกเขาต้องไม่เพียงแต่รักษาเสถียรภาพเท่านั้น แต่ยังต้องประหยัดและต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อยอีกด้วย มิฉะนั้น ขณะปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ก็จะเพิ่มภาระให้กับพนักงานภาคพื้นดินด้วย และประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจจะไม่ชัดเจนเพียงพอ
โดยสรุป จากมุมมองของการสำรวจแบบย้อนกลับ วัสดุและเทคโนโลยีการประมวลผล เครื่องยนต์อากาศยานควรกล่าวได้ว่าเป็นมงกุฎแห่งสาขาวิศวกรรมอุตสาหการ และเป็นสัญลักษณ์ของความแข็งแกร่งทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศ
จากเครื่องยนต์ WS-10 "Taihang" ประเทศของฉันได้พัฒนาเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนแรงขับสูง WS-20 อัตราส่วนบายพาสสูงอย่างอิสระสำหรับการใช้งานทั้งทางทหารและพลเรือน ซึ่งติดตั้ง Y เครื่องบินขนส่งทางยุทธศาสตร์ -20 ลำ ประเทศของเรากำลังพัฒนาเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนที่มีอัตราส่วนบายพาสสูงแยงซี-1000สำหรับการติดตั้งบนเครื่องบินพลเรือน C-919 และวางแผนที่จะประกอบและผลิตเครื่องยนต์ LEAP-X "Safran" ระดับโลกในประเทศ . ในเวลาเดียวกัน เครื่องยนต์อัตราส่วนบายพาสขนาดใหญ่ขั้นสูงรุ่นถัดไปที่มีแรงขับ 200 ถึง 400 kN ก็กำลังได้รับการพัฒนาเช่นกัน โครงการเหล่านี้ล้วนบ่งชี้ว่ายุค "ระเบิด" ของเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนบายพาสขนาดใหญ่ของจีนกำลังมาถึง
