การผลิตการบินเป็นสาขาที่มีเทคโนโลยีสูงเข้มข้นที่สุดและเป็นของเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูง ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ F119 ที่พัฒนาโดย Pratt & Whitney ของสหรัฐอเมริกา เครื่องยนต์ F120 ของบริษัท General Electric เครื่องยนต์ M88-2 ของบริษัท SNECMA ของฝรั่งเศส และเครื่องยนต์ EJ200 ที่พัฒนาร่วมกันโดยสหราชอาณาจักร เยอรมนี ,อิตาลีและสเปน. เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าเครื่องยนต์อากาศยานเหล่านี้เป็นตัวแทนของระดับที่ล้ำหน้าที่สุดในโลก มีลักษณะทั่วไปคือใช้วัสดุใหม่ กระบวนการใหม่ และเทคโนโลยีใหม่ มีการนำวัสดุใหม่เจ็ดชนิดมาใช้ตามลำดับดังนี้:
1
คาร์บอน/คาร์บอนคอมโพสิต
คาร์บอน/คาร์บอนคอมโพสิตคืออะไร? เป็นวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนเมทริกซ์ที่เสริมด้วยเส้นใยคาร์บอนและผ้าที่มีความหนาแน่นต่ำ (<2.0g/cm3), high strength, high specific modulus, high thermal conductivity, low expansion coefficient, good friction performance, and good thermal shock resistance , high dimensional stability, etc., especially the few candidate materials used above 1650 °C, the highest theoretical temperature is as high as 2600 °C, so it is considered to be one of the most promising high-temperature materials in the world.
แม้ว่าวัสดุผสมคาร์บอน/คาร์บอนจะมีคุณสมบัติทนความร้อนสูงที่ดีเยี่ยมหลายประการ แต่วัสดุเหล่านี้ผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันในสภาพแวดล้อมแบบใช้ออกซิเจนที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 400 องศา ส่งผลให้คุณสมบัติของวัสดุลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้น การใช้วัสดุผสมคาร์บอน/คาร์บอนในสภาพแวดล้อมแอโรบิกที่มีอุณหภูมิสูงจึงต้องมีมาตรการป้องกันการเกิดออกซิเดชัน การป้องกันการเกิดออกซิเดชันของวัสดุผสมคาร์บอน/คาร์บอนส่วนใหญ่ผ่านสองวิธีดังต่อไปนี้ นั่นคือ การปรับเปลี่ยนเมทริกซ์และการทำทู่ของจุดแอกทีฟพื้นผิวสามารถใช้เพื่อป้องกันวัสดุผสมคาร์บอน/คาร์บอนที่อุณหภูมิต่ำกว่า เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ต้องใช้วิธีการเคลือบเพื่อแยกวัสดุคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอนจากการสัมผัสโดยตรงกับออกซิเจน เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการป้องกันการเกิดออกซิเดชัน ในปัจจุบันวิธีการเคลือบเป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุด ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มีการพึ่งพาประสิทธิภาพอุณหภูมิสูงพิเศษของวัสดุคอมโพสิตคาร์บอน/คาร์บอนมากขึ้นเรื่อยๆ และโซลูชันการป้องกันออกซิเดชันที่เป็นไปได้เพียงวิธีเดียวภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษเท่านั้นที่สามารถป้องกันการเคลือบผิวได้ .
เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าวัสดุคอมโพสิตที่มี C/C เป็นวัสดุใหม่ที่มีความทนทานต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นซึ่งได้รับความสนใจมากที่สุดในโลกในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีเพียงวัสดุผสม C/C เท่านั้นที่ได้รับการพิจารณาให้เป็นวัสดุทดแทนสำหรับใบพัดกังหันที่มีอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักมากกว่า 20 และอุณหภูมิขาเข้าของเครื่องยนต์ 1930-2227 องศา เป้าหมายเชิงกลยุทธ์สูงสุดที่ประเทศอุตสาหกรรมก้าวหน้าติดตาม
วัสดุคอมโพสิตที่มีฐานเป็น C/C ที่เรียกว่าเป็นวัสดุคอมโพสิตพื้นฐานของคาร์บอนเสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งรวมคุณสมบัติการทนไฟของคาร์บอนเข้ากับความแข็งแรงสูงและความแข็งแกร่งสูงของคาร์บอนไฟเบอร์ ทำให้ไม่เปราะ เนื่องจากวัสดุคอมโพสิตที่มีฐานเป็น C/C มีน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง มีความคงตัวทางความร้อนที่เหนือกว่า และการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม จึงเป็นวัสดุที่ทนต่ออุณหภูมิสูงในอุดมคติที่สุดในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงถึง 1000-1300 องศา C ไม่เพียงแต่พละกำลังไม่ลดลงแต่ยังเพิ่มขึ้นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า 1,650 องศา ก็ยังคงความแข็งแรงและความสง่างามที่อุณหภูมิห้อง ดังนั้น วัสดุผสมที่ใช้ C/C จึงมีศักยภาพในการพัฒนาที่ดีในการผลิตอากาศยาน
เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงว่าปัญหาหลักประการหนึ่งของวัสดุคอมโพสิตที่ใช้ C/C ในการใช้งานเครื่องยนต์อากาศยานคือการต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ไม่ดี ดังนั้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สหรัฐอเมริกาจึงได้ใช้มาตรการทางเทคโนโลยีหลายอย่างเพื่อแก้ปัญหานี้ และค่อยๆ นำไปใช้กับเครื่องยนต์ใหม่ ตัวอย่างเช่น หัวฉีดส่วนท้ายของชุดเผาไหม้หลังของเครื่องยนต์ F119 ของอเมริกา หัวฉีดและหัวฉีดห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ F100 และบางส่วนของห้องเผาไหม้ของเครื่องตรวจสอบ F120 ทำจากวัสดุคอมโพสิตที่มีฐานเป็น C/C อีกตัวอย่างหนึ่งคือเครื่องยนต์ M88-2 ของฝรั่งเศส และก้านฉีดเชื้อเพลิงหลังการเผาไหม้ แผงกันความร้อน และหัวฉีดของเครื่องยนต์ Mirage 2000 ก็ใช้วัสดุผสมที่มี C/C เช่นกัน
2
วัสดุใหม่ของเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษ
เหล็กกล้ากำลังสูงพิเศษคืออะไร? ในช่วงกลางเดือน-1940 สหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเหล็กกล้า Cr-Mo (AISI4130) และเหล็กกล้า Cr-Ni-Mo (AISI 4340) หลังจากการชุบแข็งและการอบชุบด้วยอุณหภูมิต่ำ ความต้านทานแรงดึงอยู่ที่ 170 และ 190kgf/ตร.มม. ตามลำดับ ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 มีการเติม Si และ V ลงในเหล็กกล้า AISI 4340 เพื่อผลิตเหล็ก 300M ที่มีความต้านทานแรงดึง 190~210kgf/mm2 ในปี พ.ศ. 2503 บริษัท International Nickel ได้ผลิตเหล็ก Maraging ที่มีความต้านทานแรงดึงประมาณ 180kgf/mm2 และมีความเหนียวในการแตกหักสูงถึง 390kgf/mm2 ในปี 1970 สหรัฐอเมริกาลด C และเพิ่ม Si บนพื้นฐานของ 300M ปรับปรุงความเหนียว และพัฒนาเป็นเหล็กกล้า HP310 บนพื้นฐานของเหล็กกล้า Maraging ได้พัฒนาเป็นเหล็กกล้า AF1410 ที่มีความต้านทานแรงดึง 170kgf/mm2 และความเหนียวแตกหัก 400kgf/mm2 mm
รูปภาพ
เป็นที่น่าสังเกตว่าเหล็กกล้ากำลังสูงพิเศษต้องมีความต้านทานแรงดึงสูงและคงความเหนียวเพียงพอ นอกจากนี้ยังต้องการความแข็งแรงจำเพาะสูง (อัตราส่วนของความแข็งแรงต่อความหนาแน่น) และอัตราส่วนผลผลิตสูง (σs/σb) เพื่อลดน้ำหนักของส่วนประกอบ และต้องมีความสามารถในการเชื่อมและขึ้นรูปได้ดี ตลอดจนคุณสมบัติกระบวนการอื่นๆ เหล็กกล้ากำลังสูงเป็นพิเศษมีความต้องการสูงในด้านคุณภาพทางโลหะวิทยา และมักถูกถลุงด้วยเตาอาร์คไฟฟ้าและการหลอมด้วยอิเล็กโทรแล็ก ประเภทเหล็กที่ต้องการความบริสุทธิ์สูงส่วนใหญ่จะถลุงในเตาเหนี่ยวนำสุญญากาศหรือเตาอาร์คไฟฟ้าแบบสิ้นเปลืองสุญญากาศ เหล็กกล้ากำลังสูงพิเศษที่มีโลหะผสมปานกลางและต่ำควรป้องกันไม่ให้เกิดการสลายตัวของคาร์บอนระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน เหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าไร้สนิมที่ตกตะกอนสามารถเป็นสารละลายของแข็งในเตาเผาความร้อนธรรมดาได้ ต้องใช้การเชื่อมแก๊สป้องกันหรือการเชื่อมอาร์กอนทังสเตนในการเชื่อม เหล็กกล้ากำลังสูงพิเศษผสมต่ำบางชนิดที่มีปริมาณคาร์บอนสูง (ประมาณ 0.4 เปอร์เซ็นต์ ) ควรได้รับการอบอ่อนเพื่อลดความเครียดทันทีหลังการเชื่อม
เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าเหล็กความแข็งแรงสูงพิเศษถูกใช้เป็นวัสดุสำหรับล้อลงจอดบนเครื่องบิน ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ลงจอดที่ใช้ในเครื่องบินรุ่นที่สองทำจากเหล็กกล้า 30CrMnSiNi2A ที่มีความต้านทานแรงดึง 1700MPa อุปกรณ์ลงจอดประเภทนี้มีอายุการใช้งานสั้นประมาณ 2,000 ชั่วโมงบิน
อีกตัวอย่างหนึ่งคือการออกแบบเครื่องบินขับไล่รุ่นที่สามกำหนดให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์ลงจอดเกิน 5 ชั่วโมงบิน000 ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของอุปกรณ์ในอากาศ ค่าสัมประสิทธิ์น้ำหนักของโครงสร้างเครื่องบินจึงลดลง และข้อกำหนดที่สูงขึ้นจะถูกวางไว้ในการเลือกวัสดุอุปกรณ์ลงจอดและเทคโนโลยีการผลิต ทั้งเครื่องบินรบรุ่นที่สามของสหรัฐฯ และเครื่องบินรบรุ่นที่สามของเราใช้เทคโนโลยีการผลิตล้อลงจอดที่ทำจากเหล็กกล้า 300M (ความต้านทานแรงดึง 1950MPa)
อันที่จริงแล้ว การปรับปรุงเทคโนโลยีการใช้งานวัสดุกำลังส่งเสริมการยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ลงจอดและเพิ่มความสามารถในการปรับตัว ตัวอย่างเช่น ล้อลงจอดของเครื่องบินแอร์บัส A380 ของยุโรปใช้เทคโนโลยีการตีขึ้นรูปขนาดใหญ่พิเศษ เทคโนโลยีการรักษาความร้อนในการป้องกันบรรยากาศใหม่ และเทคโนโลยีการพ่นเปลวไฟความเร็วสูง เพื่อให้อายุการใช้งานของอุปกรณ์ลงจอดเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ ดังนั้นการแนะนำวัสดุใหม่และเทคนิคการผลิตจึงทำให้มีเครื่องบินทดแทน
รูปภาพ
อย่างที่เราทราบกันดีว่าการออกแบบเครื่องบินให้มีอายุการใช้งานยาวนานในสภาพแวดล้อมที่ทนทานต่อการกัดกร่อนทำให้เกิดความต้องการวัสดุที่สูงขึ้น ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้า AerMet100 มีระดับความแข็งแรงเท่ากับเหล็กกล้า 300M แต่ความต้านทานการกัดกร่อนทั่วไปและความต้านทานการกัดกร่อนจากความเครียดนั้นดีกว่าเหล็กกล้า 300M อย่างมาก เทคโนโลยีการผลิตอุปกรณ์ลงจอดที่เข้าคู่กันได้ถูกนำมาใช้กับเครื่องบินขั้นสูง เช่น F/A-18E/F, F-22 และ F-35 เหล็กกล้า Aermet310 ที่มีความแข็งแรงสูงกว่ามีความเหนียวแตกหักต่ำกว่า และกำลังพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง อัตราการขยายตัวของรอยร้าวของ AF1410 เหล็กกล้ากำลังสูงพิเศษที่ทนทานต่อความเสียหายนั้นช้ามาก ซึ่งสามารถใช้เป็นข้อต่อของแอคทูเอเตอร์ของปีกเครื่องบิน B-1 ซึ่งเบากว่า Ti ถึง 10.6 เปอร์เซ็นต์ -6Al-4V โดยประสิทธิภาพการประมวลผลเพิ่มขึ้น 60 เปอร์เซ็นต์ และต้นทุนลดลง 30.3 เปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างเช่น ปริมาณเหล็กกล้าไร้สนิมความแข็งแรงสูงที่ใช้ใน Smig ของรัสเซีย-1.42 สูงถึง 30 เปอร์เซ็นต์ ค่า pH13-8Mo เป็นเหล็กกล้าไร้สนิมชุบแข็งมาร์เทนซิติกชนิดตกตะกอนที่มีความแข็งแรงสูงเพียงชนิดเดียวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นส่วนประกอบป้องกันการกัดกร่อน เหล็กกล้าเฟือง (ตลับลูกปืน) ที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษยังได้รับการพัฒนาในระดับสากล เช่น CSS-42L, Gearmet C69 เป็นต้น และถูกนำมาใช้ในเครื่องยนต์ เฮลิคอปเตอร์ และอวกาศ
3
วัสดุโลหะผสมอุณหภูมิสูง
วัสดุซูเปอร์อัลลอยคืออะไร? โลหะผสมที่อุณหภูมิสูงนั้นแบ่งออกเป็นวัสดุสามประเภท: วัสดุที่มีอุณหภูมิสูง 760 องศา, วัสดุที่มีอุณหภูมิสูง 1200 องศาและวัสดุที่มีอุณหภูมิสูง 1,500 องศาโดยมีความต้านทานแรงดึง 800MPa กล่าวอีกนัยหนึ่ง หมายถึงวัสดุโลหะที่มีอุณหภูมิสูงซึ่งทำงานเป็นเวลานานภายใต้ระดับ 760-1500 องศาและสภาวะความเค้นบางอย่าง คุณสมบัติที่สำคัญ: มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงเป็นเลิศ ต้านทานการเกิดออกซิเดชันและต้านทานการกัดกร่อนจากความร้อนได้ดี ประสิทธิภาพการล้าที่ดี ความเหนียวแตกหัก และคุณสมบัติที่ครอบคลุมอื่นๆ และได้กลายเป็นวัสดุหลักที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้สำหรับชิ้นส่วนปลายร้อนของเครื่องยนต์กังหันก๊าซสำหรับทหารและพลเรือน ใช้ทั่วโลก
วัสดุอุณหภูมิสูง 760 องศา นับตั้งแต่ปลายทศวรรษที่ 1930 สหราชอาณาจักร เยอรมนี สหรัฐอเมริกา และประเทศอื่นๆ เริ่มศึกษาซูเปอร์อัลลอย ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 เพื่อตอบสนองความต้องการของเครื่องยนต์อากาศยานใหม่ การวิจัยและการใช้ซูเปอร์อัลลอยได้เข้าสู่ช่วงของการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ในช่วงต้นทศวรรษ 1940 สหราชอาณาจักรได้เพิ่มอะลูมิเนียมและไททาเนียมจำนวนเล็กน้อยลงในโลหะผสม 80Ni-20Cr เป็นครั้งแรกเพื่อสร้าง ' เฟส (แกมมาไพรม์) เพื่อเสริมความแข็งแกร่ง และพัฒนาโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบแรกซึ่งมีค่าสูงสูง - ความแรงของอุณหภูมิ ในช่วงเวลานี้ เพื่อตอบสนองความต้องการในการพัฒนาเทอร์โบชาร์จเจอร์สำหรับเครื่องยนต์แอโรจินแบบลูกสูบ สหรัฐอเมริกาจึงเริ่มใช้โลหะผสมที่มีโคบอลต์เป็น Vitallium เพื่อทำใบมีด
รูปภาพ
เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าสหรัฐอเมริกายังได้พัฒนาโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบของ Inconel เพื่อผลิตห้องเผาไหม้สำหรับเครื่องยนต์ไอพ่น ต่อมาเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสม นักโลหะวิทยาได้เพิ่มธาตุต่างๆ เช่น ทังสเตน โมลิบดีนัม และโคบอลต์ลงในโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นหลักเพื่อเพิ่มปริมาณของอะลูมิเนียมและไททาเนียม และพัฒนาชุดของโลหะผสม เช่น ในชื่อ "Nimonic" ในสหราชอาณาจักร และ "Nimonic" ในสหรัฐอเมริกา "Mar-M" และ "IN" เป็นต้น การเติมนิกเกิล ทังสเตน และองค์ประกอบอื่นๆ ลงในโลหะผสมที่มีโคบอลต์เป็นพื้นฐานเพื่อพัฒนาโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงหลายชนิด เช่น X-45, HA-188, FSX-414 ฯลฯ เนื่องจาก การขาดทรัพยากรโคบอลต์ การพัฒนาซูเปอร์อัลลอยที่มีโคบอลต์จึงมีจำกัด
ในช่วงทศวรรษที่ 1940 ได้มีการพัฒนาซูเปอร์อัลลอยที่มีธาตุเหล็กเช่นกัน ในปี 1950 เกรดเช่น A-286 และ Incoloy901 ปรากฏขึ้น แต่เนื่องจากความเสถียรที่อุณหภูมิสูงไม่ดี การพัฒนาจึงช้า อดีตสหภาพโซเวียตเริ่มผลิตซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นยี่ห้อ "ЭИ" ในปี พ.ศ. 2493 และต่อมาได้ผลิตซูเปอร์อัลลอยแบบบิดเบี้ยวรุ่น "ЭП" และซีรีส์ ЖС ซูเปอร์อัลลอยหล่อ ในปี 1970 สหรัฐอเมริกายังได้ใช้กระบวนการผลิตแบบใหม่เพื่อผลิตใบมีดแบบผลึกเดี่ยวและจานกังหันโลหะผง และพัฒนาส่วนประกอบโลหะผสมที่อุณหภูมิสูง เช่น ใบมีดแบบผลึกเดี่ยวเพื่อตอบสนองความต้องการของอุณหภูมิขาเข้าของอากาศที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง -เครื่องยนต์กังหัน
ซูเปอร์อัลลอยได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการด้านวัสดุของเครื่องยนต์ไอพ่น และได้กลายเป็นวัสดุหลักที่ไม่สามารถแทนที่ได้สำหรับส่วนประกอบปลายร้อนของเครื่องยนต์กังหันก๊าซของทหารและพลเรือน ในเครื่องยนต์อากาศยานขั้นสูง สัดส่วนของโลหะผสมที่อุณหภูมิสูงมีมากกว่าร้อยละ 50
การพัฒนาโลหะผสมที่อุณหภูมิสูงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของเครื่องยนต์อากาศยาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งจานกังหัน วัสดุใบกังหัน และกระบวนการผลิตชิ้นส่วนปลายร้อนของเครื่องยนต์เป็นสัญลักษณ์ที่สำคัญของการพัฒนาเครื่องยนต์ เนื่องจากข้อกำหนดสูงสำหรับการทนต่ออุณหภูมิสูงและความสามารถในการรองรับความเครียดของวัสดุ โลหะผสม Ni3 (Al, Ti) ที่เสริมความแข็งแกร่ง Nimonic80 ได้รับการพัฒนาในช่วงแรก ๆ ในสหราชอาณาจักร ซึ่งใช้เป็นวัสดุสำหรับใบพัดกังหันของ เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท นอกจากนี้ Nimonic series alloy ยังได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง สหรัฐอเมริกาได้พัฒนาโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักเพื่อเสริมการกระจายตัวที่มีอะลูมิเนียมและไททาเนียม เช่น ชุดโลหะผสม Inconel, Mar-M และ Udmit ที่พัฒนาโดย Pratt & Whitney Company, GE Company และ Special Metals Company ตามลำดับ
รูปภาพ
ในกระบวนการพัฒนาของซูเปอร์อัลลอย กระบวนการผลิตมีบทบาทอย่างมากในการส่งเสริมการพัฒนาของโลหะผสม เนื่องจากการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีการหลอมแบบสุญญากาศ การกำจัดสิ่งเจือปนและก๊าซที่เป็นอันตรายในโลหะผสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งการควบคุมองค์ประกอบของโลหะผสมอย่างแม่นยำ ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของซูเปอร์อัลลอยอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การวิจัยที่ประสบความสำเร็จเกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น การทำให้แข็งตัวแบบกำหนดทิศทาง การเติบโตของผลึกเดี่ยว ผงโลหะ การผสมเชิงกล แกนเซรามิก การกรองเซรามิก และการตีขึ้นรูปด้วยความร้อนได้ส่งเสริมการพัฒนาอย่างรวดเร็วของซูเปอร์อัลลอย ในหมู่พวกเขา เทคโนโลยีการทำให้แข็งตัวตามทิศทางมีความโดดเด่นที่สุด โลหะผสมที่มีทิศทางและผลึกเดี่ยวที่ผลิตโดยกระบวนการทำให้แข็งตัวแบบกำหนดทิศทางมีอุณหภูมิการให้บริการใกล้เคียงกับ 90 เปอร์เซ็นต์ของจุดหลอมเหลวเริ่มต้น ดังนั้นใบพัดของเครื่องยนต์อากาศยานขั้นสูงทั่วโลกจึงใช้โลหะผสมแบบผลึกเดี่ยวแบบปรับทิศทางได้เพื่อผลิตใบพัดเทอร์ไบน์ จากมุมมองทั่วโลก ซูเปอร์อัลลอยหล่อจากนิกเกิลได้ก่อตัวเป็นผลึกทรงเท่ากัน ผลึกเรียงเป็นแนวที่แข็งตัวในทิศทาง และระบบโลหะผสมแบบผลึกเดี่ยว นอกจากนี้ ซูเปอร์อัลลอยแบบผงยังได้รับการพัฒนาจากรุ่นแรกที่ 650 องศาถึง 750 องศา จานเทอร์ไบน์แบบผง 850 องศา และจานดิสก์แบบผงสมรรถนะคู่สำหรับเครื่องยนต์สมรรถนะสูงขั้นสูงเหล่านั้น
4
คอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิก
เซรามิกเมทริกซ์คอมโพสิตคืออะไร? เป็นวัสดุผสมประเภทหนึ่งที่ใช้เซรามิกเป็นเมทริกซ์และเส้นใยต่างๆ เซรามิกเมทริกซ์สามารถเป็นเซรามิกที่มีโครงสร้างอุณหภูมิสูง เช่น ซิลิกอนไนไตรด์และซิลิกอนคาร์ไบด์ เซรามิกขั้นสูงเหล่านี้มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น ทนทานต่ออุณหภูมิสูง มีความแข็งแรงและทนทานสูง น้ำหนักเบา และทนทานต่อการกัดกร่อน จุดอ่อนที่ร้ายแรงคือพวกมันเปราะ เมื่ออยู่ภายใต้ความเครียด พวกเขาจะแตกหรือแตกหักจนทำให้วัสดุเสียหายได้ การใช้ไฟเบอร์และเมทริกซ์คอมโพสิทที่มีความแข็งแรงสูง ยืดหยุ่นสูง เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความเหนียวและความน่าเชื่อถือของเซรามิก ไฟเบอร์สามารถป้องกันไม่ให้รอยแตกขยายตัว จึงได้คอมโพสิตเซรามิกเมทริกซ์เสริมแรงด้วยไฟเบอร์ที่มีความเหนียวดีเยี่ยม
รูปภาพ
เซรามิกเมทริกซ์คอมโพสิทถูกนำมาใช้เป็นหัวฉีดของเครื่องยนต์จรวดเหลว เรโดมของขีปนาวุธ กรวยจมูกของกระสวยอวกาศ ดิสก์เบรกของเครื่องบิน และดิสก์เบรกของรถยนต์ระดับไฮเอนด์ ฯลฯ กลายเป็นสาขาสำคัญของวัสดุใหม่ที่มีเทคโนโลยีสูง
เนื่องจากวัสดุเซรามิกมีความทนทานต่อการสึกหรอดีเยี่ยม มีความแข็งสูง และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี จึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบที่ใหญ่ที่สุดของเซรามิกคือมีความเปราะและไวต่อการแตกร้าวและรูพรุน นับตั้งแต่ทศวรรษที่ 1980 เป็นต้นมา วัสดุผสมเซรามิกเมทริกซ์ที่ได้จากการเติมอนุภาค หนวด และเส้นใยลงในวัสดุเซรามิกได้ปรับปรุงความเหนียวของเซรามิกอย่างมาก
เซรามิกเมทริกซ์คอมโพสิทมีความแข็งแรงสูง โมดูลัสสูง ความหนาแน่นต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูง ต้านทานการสึกหรอและต้านทานการกัดกร่อน และมีความเหนียวดี และถูกนำมาใช้ในเครื่องมือตัดความเร็วสูงและส่วนประกอบของเครื่องยนต์สันดาปภายใน อย่างไรก็ตาม การพัฒนาวัสดุประเภทนี้ค่อนข้างล่าช้า และศักยภาพของมันยังได้รับการพัฒนาเพิ่มเติม จุดเน้นของการวิจัยคือการนำไปใช้กับวัสดุที่อุณหภูมิสูงและวัสดุที่ทนต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน เช่น กังหันที่ได้รับการปรับปรุงสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในกำลังสูง ส่วนประกอบระบายความร้อนสำหรับยานบินและเครื่องยนต์ของยานพาหนะแทนโลหะ ภาชนะบรรจุปิโตรเคมี ,อุปกรณ์เผาขยะ ฯลฯ
เมื่อพูดถึงเซรามิก ผู้คนมักจะนึกถึงความเปราะบางของมัน เมื่อสิบกว่าปีก่อนหากนำมาใช้เป็นส่วนรับน้ำหนักในงานด้านวิศวกรรมคงไม่มีใครยอมรับได้ จนถึงตอนนี้ เมื่อพูดถึงวัสดุคอมโพสิตเซรามิก บางคนอาจไม่ชัดเจน โดยคิดว่าเดิมทีเซรามิกและโลหะเป็นวัสดุสองชนิดที่ไม่เกี่ยวข้องกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผู้คนผสมผสานเซรามิกและโลหะเข้าด้วยกันอย่างชาญฉลาด แนวคิดของผู้คนเกี่ยวกับวัสดุนี้จึงมีการเปลี่ยนแปลงพื้นฐาน ซึ่งก็คือเซรามิกเมทริกซ์คอมโพสิท
วัสดุผสมเซรามิกเมทริกซ์เป็นวัสดุโครงสร้างใหม่ที่มีแนวโน้มสูงในด้านอุตสาหกรรมการบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการประยุกต์ใช้ในการผลิตเครื่องยนต์อากาศยาน มันแสดงให้เห็นเอกลักษณ์ของมันมากขึ้นเรื่อยๆ นอกจากข้อดีของน้ำหนักเบาและความแข็งสูงแล้ว คอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิกยังมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงได้ดีเยี่ยม ในปัจจุบัน เซรามิกเมทริกซ์คอมโพสิทมีมากกว่าวัสดุทนความร้อนที่เป็นโลหะในแง่ของการทนต่ออุณหภูมิสูง และมีสมบัติเชิงกลและความเสถียรทางเคมีที่ดี เป็นวัสดุที่เหมาะสมและยอดเยี่ยมสำหรับเครื่องยนต์เทอร์ไบน์สมรรถนะสูงในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูง
รูปภาพ
ประเทศต่างๆ ทั่วโลกกำลังมุ่งเน้นไปที่การวิจัยเกี่ยวกับซิลิคอนไนไตรด์และเซรามิกเสริมซิลิคอนคาร์ไบด์ เพื่อตอบสนองความต้องการวัสดุของเครื่องยนต์ขั้นสูงรุ่นต่อไป
วัสดุและมีความก้าวหน้าอย่างมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเครื่องยนต์อากาศยานสมัยใหม่ ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ F120 ของเครื่องตรวจสอบความถูกต้องของอเมริกา อุปกรณ์ซีลเทอร์ไบน์แรงดันสูง และชิ้นส่วนที่อุณหภูมิสูงบางส่วนในห้องเผาไหม้ล้วนทำจากวัสดุเซรามิก อีกตัวอย่างหนึ่ง ห้องเผาไหม้และหัวฉีดของเครื่องยนต์ M88-2 ของฝรั่งเศสยังใช้วัสดุคอมโพสิตเซรามิก
5
วัสดุใหม่ของสารประกอบระหว่างโลหะ
สารประกอบระหว่างโลหะคืออะไร? สารประกอบของโลหะและโลหะหรือโลหะและเมทัลลอยด์ (เช่น H, B, N, S, P, C, Si เป็นต้น) อะตอมของโลหะทั้งสองจะรวมกันในสัดส่วนที่แน่นอนเพื่อสร้างองค์ประกอบโลหะผสมที่แตกต่างจากโครงผลึกดั้งเดิมสองอัน สารประกอบระหว่างโลหะเป็นวัสดุประเภทใหม่ที่ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง
รูปภาพ
อันที่จริงแล้ว การพัฒนาเครื่องยนต์แอโรเอนจินที่มีอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักสูงที่มีประสิทธิภาพสูงได้ส่งเสริมการพัฒนาและการประยุกต์ใช้สารประกอบระหว่างโลหะ สารประกอบระหว่างโลหะโดยทั่วไปเป็นสารประกอบที่ประกอบด้วยธาตุโลหะแบบไบนารี ไตรภาค หรือหลายธาตุ สารประกอบระหว่างโลหะมีศักยภาพในการใช้งานโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง มีอุณหภูมิการใช้งานสูง มีความแข็งแรงจำเพาะ การนำความร้อน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูง ยังทนทานต่อการเกิดออกซิเดชัน ต้านทานการกัดกร่อน และมีความแข็งแรงในการคืบคลานสูง . นอกจากนี้ เนื่องจากสารประกอบระหว่างโลหะเป็นวัสดุใหม่ระหว่างซูเปอร์อัลลอยและวัสดุเซรามิก จึงช่วยเติมเต็มช่องว่างระหว่างวัสดุทั้งสอง จึงกลายเป็นหนึ่งในวัสดุที่เหมาะสำหรับส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิสูงของเครื่องยนต์อากาศยาน
ในโครงสร้างเครื่องยนต์อากาศยานทั่วโลก การวิจัยและพัฒนาส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่สารประกอบระหว่างโลหะ เช่น ไททาเนียม-อะลูมิเนียม และนิกเกิล-อะลูมิเนียม สารประกอบไททาเนียมอะลูมิเนียมเหล่านี้โดยพื้นฐานแล้วมีความหนาแน่นเท่ากับไททาเนียม แต่มีอุณหภูมิในการใช้งานที่สูงกว่า ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิในการทำงานของ TiAl คือ 816 องศา และ 982 องศาตามลำดับ สารประกอบระหว่างโลหะมีพันธะที่แข็งแรงระหว่างอะตอมกับโครงสร้างผลึกที่ซับซ้อน ซึ่งทำให้เปลี่ยนรูปได้ยาก อีกทั้งยังมีความแข็งและเปราะที่อุณหภูมิห้อง หลังจากหลายปีของการวิจัยเชิงทดลอง โลหะผสมชนิดใหม่ที่มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง พลาสติกที่อุณหภูมิห้องและความเหนียวได้รับการพัฒนาได้สำเร็จ และติดตั้งและใช้งานแล้ว และผลที่ได้ดีมาก ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ F119 ประสิทธิภาพสูงในสหรัฐอเมริกาใช้สารประกอบระหว่างโลหะในปลอกและดิสก์เทอร์ไบน์ และใบพัดคอมเพรสเซอร์และดิสก์ของเครื่องยนต์ F120 ของเครื่องตรวจสอบความถูกต้องใช้สารประกอบระหว่างโลหะไทเทเนียม-อะลูมิเนียมใหม่
6
คอมโพสิตเมทริกซ์เรซิน
คอมโพสิตเมทริกซ์เรซินคืออะไร? เป็นวัสดุเสริมแรงด้วยไฟเบอร์จากโพลิเมอร์อินทรีย์ โดยปกติจะใช้การเสริมแรงด้วยไฟเบอร์ เช่น ใยแก้ว คาร์บอนไฟเบอร์ ใยหินบะซอลต์ หรือใยอะรามิด วัสดุผสมเรซินถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบิน รถยนต์ และการเดินเรือ
รูปภาพ
เมทริกซ์เรซินของวัสดุคอมโพสิตส่วนใหญ่เป็นเรซินเทอร์โมเซตติง ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1940 พลาสติกเสริมแรงด้วยไฟเบอร์กลาสถูกนำมาใช้เป็นเรโดมบนเครื่องบินรบและเครื่องบินทิ้งระเบิด ในทศวรรษที่ 1960 สหรัฐอเมริกาใช้อีพอกซีเรซินเสริมเส้นใยโบรอนเป็นหางเสือ ตัวปรับแนวนอน ขอบปีกท้าย ประตูหางเสือ ฯลฯ บนเครื่องบินทหาร เช่น F-4 และ F-111 ในแง่ของการผลิตขีปนาวุธ ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 ปลอกของมอเตอร์จรวดแบบแข็งขั้นที่สองของขีปนาวุธพิสัยกลางจากเรือดำน้ำสหรัฐ "Polaris A-2" ใช้ชิ้นส่วนขดลวดอีพอกซีเรซินเสริมใยแก้ว ซึ่งดีกว่า กว่าปลอกเหล็ก เบาขึ้น 27 เปอร์เซ็นต์; ต่อมาใยแก้วประสิทธิภาพสูงถูกนำมาใช้แทนใยแก้วธรรมดาเพื่อผลิต "โพลาริส เอ-3" ซึ่งทำให้น้ำหนักของเปลือกเบากว่าเปลือกเหล็กถึง 50 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นช่วงของ "โพลาริส เอ{{ ขีปนาวุธ 12}}" เปลี่ยนจาก 2,700,000 เมตรเพิ่มขึ้นเป็น 4,500 กม. ในปี 1970 เส้นใยอะรามิดถูกนำมาใช้แทนใยแก้วเพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับอีพอกซีเรซิน และความแข็งแรงก็ดีขึ้นอย่างมากในขณะที่น้ำหนักลดลง คอมโพสิตอีพอกซีเรซินเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบิน ขีปนาวุธ ดาวเทียม และโครงสร้างอื่นๆ
การวิจัยเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้วัสดุผสมเรซินในเครื่องยนต์ turbofan สำหรับการบินเริ่มขึ้นในปี 1950 หลังจากการพัฒนามากว่า 60 ปี GE, PW, RR, MTU, SNECMA และบริษัทอื่นๆ ได้ลงทุนพลังงานจำนวนมากในการวิจัยและพัฒนาวัสดุคอมโพสิตจากเรซิน และประสบความสำเร็จอย่างมาก และวิศวกรรมของบริษัทก็ประสบความสำเร็จ ถูกนำไปใช้กับเครื่องยนต์ turbofan สำหรับการบินที่ใช้งานอยู่ และมีแนวโน้มที่จะขยายการใช้งานต่อไป
อุณหภูมิในการใช้งานของคอมโพสิตเมทริกซ์เรซินโดยทั่วไปไม่เกิน 350 องศา ดังนั้น เรซินเมทริกซ์คอมโพสิทจึงถูกนำมาใช้ในส่วนปลายเย็นของเครื่องยนต์อากาศยานเป็นหลัก
7
คอมโพสิตเมทริกซ์โลหะ
คอมโพสิตเมทริกซ์โลหะคืออะไร? เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ผสมผสานเทียมกับโลหะและโลหะผสมเป็นเมทริกซ์และเสริมแรงด้วยโลหะหรืออโลหะหนึ่งหรือหลายรายการ วัสดุเสริมแรงส่วนใหญ่เป็นอโลหะอนินทรีย์ เช่น เซรามิก คาร์บอน กราไฟต์ และโบรอน เป็นต้น และยังสามารถใช้ลวดโลหะได้อีกด้วย เมื่อรวมกับวัสดุผสมโพลิเมอร์เมทริกซ์ เซรามิกวัสดุผสมเมทริกซ์ และวัสดุผสมคาร์บอน/คาร์บอน ทำให้เป็นระบบคอมโพสิตที่ทันสมัย
รูปภาพ
ลักษณะของวัสดุผสมเมทริกซ์โลหะ: ในแง่ของกลศาสตร์ พวกเขามีความต้านทานตามขวางและแรงเฉือนสูง มีคุณสมบัติเชิงกลที่ครอบคลุมดี เช่น ความเหนียวและความล้า และยังมีการนำความร้อน การนำไฟฟ้า ต้านทานการสึกหรอ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเล็กน้อย การหน่วงที่ดี ไม่ดูดซับความชื้น และไม่ต้านทานการกัดกร่อน ข้อดีเช่นความชราและไม่มีมลพิษ ตัวอย่างเช่น ความแข็งแรงเฉพาะของวัสดุคอมโพสิตอะลูมิเนียมเสริมใยคาร์บอนคือ 3~4×107 มม. และโมดูลัสเฉพาะคือ 6~8×109 มม. ตัวอย่างเช่น โมดูลัสเฉพาะของแมกนีเซียมเสริมใยกราไฟต์สามารถสูงถึง 1.5×1010 มม. และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเกือบเป็นศูนย์
เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่า เมื่อเทียบกับวัสดุผสมที่มีเรซิน วัสดุผสมที่เป็นโลหะจะมีความเหนียวที่ดี ไม่ดูดซับความชื้น และสามารถทนต่ออุณหภูมิที่ค่อนข้างสูงได้ เส้นใยเสริมแรงของคอมโพสิตเมทริกซ์โลหะรวมถึงเส้นใยโลหะ เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม ทังสเตน ตะกั่ว สารประกอบระหว่างโลหะระหว่างนิกเกิล-อะลูมิเนียม เป็นต้น เส้นใยเซรามิก เช่น อลูมินา ซิลิกอนออกไซด์ คาร์บอน โบรอน ซิลิกอนคาร์ไบด์ เป็นต้น
วัสดุเมทริกซ์ของวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์โลหะ ได้แก่ อะลูมิเนียม โลหะผสมอะลูมิเนียม แมกนีเซียม โลหะผสมชินและชิน โลหะผสมทนความร้อน โลหะผสมเพชร ฯลฯ ในหมู่พวกเขา วัสดุคอมโพสิตจากโลหะผสมอะลูมิเนียม โลหะผสมอะลูมิเนียม และโลหะผสมเหล็กในปัจจุบันเป็นตัวเลือกหลัก . ตัวอย่างเช่น คอมโพสิตเมทริกซ์โลหะผสมชินเสริมแรงด้วยไฟเบอร์ SiC สามารถใช้ทำใบมีดคอมเพรสเซอร์ได้ คอมโพสิตเมทริกซ์โลหะผสมแมกนีเซียมหรือแมกนีเซียมอัลลอยด์เสริมแรงด้วยเส้นใยคาร์บอนหรืออลูมินาสามารถใช้ในการผลิตใบมีด turbofan อีกตัวอย่างหนึ่งคือวัสดุผสมเมทริกซ์โลหะผสมที่มีนิกเกิล-โครเมียม-อะลูมิเนียม-อิริเดียมเสริมไฟเบอร์ซึ่งเสริมด้วยเส้นใยนิกเกิล-โครเมียม-อะลูมิเนียมสามารถใช้ในการผลิตชิ้นส่วนซีลสำหรับเทอร์ไบน์และคอมเพรสเซอร์
นอกจากนี้ เคสพัดลม โรเตอร์ จานคอมเพรสเซอร์ และชิ้นส่วนอื่นๆ ล้วนทำมาจากวัสดุผสมเมทริกซ์โลหะในต่างประเทศ แต่หนึ่งในปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของวัสดุผสมประเภทนี้คือปฏิกิริยาระหว่างเส้นใยเสริมแรงกับโลหะเมทริกซ์ทำปฏิกิริยาได้ง่าย ทำให้เกิดเฟสเปราะ ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของวัสดุด้อยลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูงขึ้น ปฏิกิริยาของส่วนต่อประสานจะเด่นชัดมากขึ้น วิธีแก้ปัญหาในปัจจุบันคือการเพิ่มการเคลือบที่เหมาะสมบนพื้นผิวเส้นใยและผสมโลหะเมทริกซ์ตามเส้นใยและพื้นผิวที่แตกต่างกัน เพื่อชะลอปฏิกิริยาของอินเทอร์เฟซและรักษาความน่าเชื่อถือของประสิทธิภาพของวัสดุคอมโพสิต
รูปภาพ
วัสดุที่ใช้ในใบพัดลมเครื่องยนต์
ใบพัดลมของเครื่องยนต์เป็นตัวแทนมากที่สุดและเป็นส่วนสำคัญของเครื่องยนต์ turbofan และประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ turbofan นั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการพัฒนาของมัน เมื่อเทียบกับใบพัดลมโลหะผสมไททาเนียม ใบพัดลมวัสดุคอมโพสิตเรซินมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนมากในการลดน้ำหนัก นอกจากข้อดีที่ชัดเจนของการลดน้ำหนักแล้ว ใบพัดลมคอมโพสิตที่ทำจากเรซินยังมีผลกระทบต่อเคสพัดลมน้อยลงหลังจากกระแทก ดังนั้นการปรับปรุงการบรรจุของเคสพัดลมจึงเป็นประโยชน์
ตัวแทนหลักของใบพัดคอมโพสิตสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ในต่างประเทศ ได้แก่ เครื่องยนต์ซีรีส์ GE90 สำหรับ B777 เครื่องยนต์ GEnx สำหรับ B787 และเครื่องยนต์ LEAP-X สำหรับ COMAC C919 ในช่วงต้นปี 1995 เครื่องยนต์ GE90-94B ที่ติดตั้งใบพัดลมวัสดุผสมเรซินได้ถูกนำไปใช้งานเชิงพาณิชย์อย่างเป็นทางการ นับเป็นการตระหนักถึงการใช้งานทางวิศวกรรมของวัสดุผสมเรซินในเครื่องยนต์อากาศยานสมรรถนะสูงสมัยใหม่อย่างเป็นทางการ . บนพื้นฐานของการพิจารณาอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับอากาศพลศาสตร์ รอบสูงและรอบต่ำ และปัจจัยอื่นๆ GE ได้พัฒนาใบพัดลมแบบคอมโพสิตใหม่สำหรับเครื่องยนต์ GE{10}}B ที่ตามมา
ในศตวรรษที่ 21 ความต้องการที่แข็งแกร่งของเครื่องยนต์อากาศยานสำหรับวัสดุคอมโพสิตที่ทนทานต่อความเสียหายสูงทำให้เกิดการพัฒนาต่อไปของเทคโนโลยีวัสดุคอมโพสิต และเป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความต้องการของวัสดุที่ทนทานต่อความเสียหายสูงโดยการปรับปรุงความเหนียวของคาร์บอนไฟเบอร์อย่างต่อเนื่อง /อีพอกซีเรซินพรีเพรก เป็นผลให้ใบพัดลมคอมโพสิตทอโครงสร้าง 3 มิติเริ่มปรากฏขึ้น
วัสดุที่ใช้ในเคสพัดลมเครื่องยนต์
โครงพัดลมของเครื่องยนต์เป็นส่วนที่อยู่กับที่ที่ใหญ่ที่สุดของเครื่องยนต์อากาศยาน และการลดน้ำหนักของเครื่องยนต์จะส่งผลโดยตรงต่ออัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์อากาศยาน ดังนั้น OEM ของเครื่องยนต์อากาศยานขั้นสูงจากต่างประเทศจึงมุ่งมั่นที่จะลดน้ำหนักและปรับโครงสร้างของโครงพัดลมให้เหมาะสมอยู่เสมอ
รูปภาพ
วัสดุที่ใช้สำหรับครอบพัดลมเครื่องยนต์
เนื่องจากเป็นส่วนประกอบที่ไม่ได้รับน้ำหนักหลัก ส่วนครอบพัดลมจึงเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนแรกๆ ที่ทำจากวัสดุผสมในเครื่องยนต์อากาศยาน ส่วนครอบพัดลมที่ทำจากวัสดุผสมสามารถให้น้ำหนักที่เบาลง โครงสร้างป้องกันไอซิ่งที่ง่ายขึ้น ต้านทานการกัดกร่อนได้ดีขึ้น และทนทานต่อความเมื่อยล้าได้ดีขึ้น เช่น เครื่องยนต์ RB211 ของบริษัท RR ที่มีชื่อเสียง, PW1000G ของบริษัท PW และ PW4000 ใช้วัสดุผสมเรซินเพื่อเตรียมฝาครอบพัดลม
เมื่อเทียบกับเมนเฟรมเครื่องยนต์อากาศยาน วัสดุคอมโพสิตที่ทำจากเรซินมีพื้นที่การใช้งานที่กว้างมากใน nacelles ของเครื่องยนต์อากาศยาน ผู้ผลิตทั่วโลกได้ใช้วัสดุผสมที่มีเรซินเป็นส่วนประกอบจำนวนมากในช่องทางเข้าของ Nacelle, แฟริ่ง, แรงขับย้อนกลับ และวัสดุบุผิวลดเสียงรบกวน วัสดุ. ในแง่ของชิ้นส่วนอื่นๆ วัสดุคอมโพสิตที่เป็นเรซินยังถูกนำไปใช้กับองศาต่างๆ กันในแผ่นทางวิ่งของพัดลมเครื่องยนต์อากาศยาน ฝาครอบซีลตลับลูกปืน และแผ่นฝาครอบ
