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开户送礼金官网_硬核航空 IMI834高温钛合金在航空发动机压气机中的应用

2020-01-09 09:34:59 阅读量:4169
  

 

开户送礼金官网_硬核航空 IMI834高温钛合金在航空发动机压气机中的应用

开户送礼金官网,陈光/文

涡轮风扇发动机在地面起飞状态下总增压比为25时,压气机出口空气温度已超过500 ℃,如图1所示;用于高速战斗机时,由于冲压加温的作用,其出口温度还将增高。

新型大型民用涡扇发动机,总增压比已达到甚至超过40,出口温度接近或超过700 ℃,一般钛合金已不能在这种温度下工作。在目前的大部分发动机中,压气机均做成数段,前几段的轮盘与鼓筒由钛合金做成,后段的轮盘与鼓筒则由镍基高温合金制成,大多数发动机中采用的是高压涡轮盘的材料。 1表列出了几种发动机压气机后段轮盘采用的材料。

图1、压气机总压比与压气机出口空气温度的关系(海平面试车状态)

表1、几种发动机压气机后段轮盘所用材料

由于采用高温镍基合金制作压气机后几级轮盘,压气机重量加大。为此,发展适用于压气机轮盘、鼓筒的高温钛合金是发动机结构设计中急需解决的难题之一。

高温钛合金英国imi钛合金公司从20世纪70年代起开始发展高温钛合金,已成功地研制出工作温度超过500℃的钛合金,它们是imi685,imi829与imi834,其成分及应用见表2。

目前,这三种材料已获得实际应用。imi685用于“阿杜尔”、rb199、“拉扎克”与 m53等发动机上的压气机。imi829用于 rb211 535e4高压压气机,用它制作的后3级盘、鼓筒及后轴用电子束焊为一体,取代了 rb211-535c上的镍基合金材料,转子重量减轻30%。这是第一种在压气机后段转子上采用钛合金的发动机(总增压比为25.8),但由于结构的需要,它的第3级轮盘仍采用合金钢,还不是全钛转子。

imi834是1982年开始研制,是已投入使用的耐温度最高的钛合金材料。在罗· 罗公司研制的用于 a330的遄达700发动机(1992年6月取得适航证,1993年4月投入使用)上,总增压比高达33.00~39.15,压气机出口温度超过600℃。该发动机高压压气机的所有轮盘、鼓筒及后轴均采用imi834材料,然后用电子束焊焊成一整体,从而成为新型民用大发动机中第一种采用全钛高压压气机转子的发动机,发动机重量减轻。

表2、几种高温钛合金

该转子被罗·罗公司称为“全钛转子”,是该公司引以为荣的一项新技术,因为美国的两家航空发动机公司(普惠及 ge)当时在他们的最新的民用高涵道比涡扇发动机中均无此项技术。所谓的“全钛转子”,是指轮盘、鼓筒与后轴均采用钛合金然后焊为一体,而装于后几级轮盘上的工作叶片则仍为高温合金。

在新一代战斗机发动机中,ej200(总增压比为25)也采用了用这种材料制作的高压压气机转子。这种高温钛合金或类似的材料,可望很快推广用于其他发动机。

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