航空エンジンは航空機の「心臓部」です。 民間旅客機のエンジンは安全性と信頼性を重視していますが、軍用エンジンもそれに基づく推力の向上やアフターバーナー点灯時の最大推力を追求しています。 航空エンジンの分野で最も強力なプレーヤーは軍用航空エンジンであることがわかり、軍用エンジンは人類の技術の頂点と考えられています。 航空宇宙エンジンの研究開発、製造、生産が可能な国は、一般的に自国の技術を簡単に輸出しません。 完成したエンジンのみを輸出しており、メンテナンスのために本国に返送する必要があるものもあります。 航空機エンジンを作るのはどれくらい難しいですか? 製造の難しさは、その複雑な構造と高精度の要件にあり、材料の選択、設計、製造、制御システム、厳格なテストなどの多くの側面が関係します。 一緒に見てみましょう。
コピーや逆アセンブルが難しい
航空エンジンの製造の難しさは、まずコピーと解体の難しさに反映されます。 車や飛行機の外観をリバースマッピングでコピーできます。 言うまでもなく、車も簡単にコピーされます。 Tu-160 や B-1B 爆撃機などの航空機の外観のコピーもありますが、図面の介入なしにエンジンのコピーはまったく不可能です。 たとえば、ボーイング 737 旅客機で現在使用されている主流のエンジンである CFM-56 シリーズ エンジンは、1974 年の初稼働から現在までに 20,{5}} ユニット以上が生産されています。 主にボーイング社とエアバス社が製造するほぼすべての単通路旅客機に採用されています。
写真
CFM-56 を分解すると、エンジンブレードが爪ほどの大きさの小さな空気穴で覆われていることがわかります。 図面の位置を決めなければ、コピーすることはできません。 空気穴が間違った位置に開けられると、ブレードの熱放散に直接影響し、レプリカの全体的なパフォーマンスが低下します。 GE は、CFM-56 の技術基盤に基づいて、さまざまな航空機モデルに使用できるエンジンを開発し、プラット＆ホイットニーと直接競合しています。
材料の製造が難しい
航空エンジンは実際には非常に単純です。 従来の CFM-56 エンジンを例に挙げます。これには、低圧コンプレッサー、9 段高圧コンプレッサー、第 1 段高圧タービン、4 段低圧タービン、および中央に環状の燃焼室。 ただし、これらの構造は使用温度と圧力環境が異なるため、使用される材料も異なります。 タービンブレードを例に挙げます。 作業環境は摂氏数千度、毎分数万回転で、比率の異なる複数の金属の混合物でできています。
写真
燃焼室に近いブレードは高温にさらされるため、高温に耐えられる材質を使用しているため、レアメタル元素の割合が異なります。 全て同じ耐高温材料を使用すると単価が高くなり経済性が悪くなります。 民間旅客機のエンジンは、安価で使いやすいものが最適です。
同様に、タービンブレードだけでなく、エンジンの各部品に使用される材料も異なります。 ボーイング 737 で使用されている CFM-56 エンジン タービンは高温合金で作られており、他の一部の部品には複合材料が使用されています。 現在主流となっているのは樹脂系複合材料です。 Pratt & Whitney の F-119 外部ダクト受信機にはこの材料が使用されており、摂氏 400 度の温度に耐えることができ、コストも抑えることができます。
写真
高い加工精度
高度な材料や図面があれば、すぐれた航空エンジンが作れるわけではありません。最後の関門となるのは加工技術です。 CFM-56 エンジンの航空エンジンのファンは、直径わずか 1.55 メートル、長さ 2.5 メートルです。 このような小さなスペースで 86 kN の推力を生成する必要があります。 加工技術がいかに複雑であるかが想像できます。
小さな観点から見ると、現在主流の単結晶タービンブレードを例にとると、各ブレードが正常に動作できるようにするために、精密鋳造プロセスでは 0.1 mm の誤差が必要です。 さまざまな合金材料を一括して加工するには、高温合金の加工技術や溶接技術を習得する必要があります。 同時に、エンジンのローターとブレードは動作中に高速で回転します。 職人技が不十分だとエンジンの磨耗が早く寿命が短くなり、経済に直接影響します。
写真
高度な技術要件により、航空エンジンの動作効率も促進されます。 ブレードを例にとると、GEはシームレスなバットジョイントブレードを開発しました。 エンジンブレードの外側端には特殊な素材で作られたソフトウェアがあり、ブレードの動作時に使用できます。 外輪構造とシームレスに接続し、エンジン効率を向上させます。 このような柔らかい材料には、加工技術に対する要求が非常に高くなります。 安定性を維持するだけでなく、経済的でメンテナンスがほとんど必要ないことも必要です。 そうしないと、エンジン効率は向上しますが、地上スタッフの負担も増大し、経済性が十分に見えなくなります。
以上を総合すると、航空エンジンは、逆測量、材料、加工技術の観点から見ると、産業工学分野の頂点であり、国の科学技術力の象徴といえる。
WS-10「太行」エンジンをベースに、我が国は軍民両用の WS-20 高バイパス比、高推力ターボファン エンジンを独自に開発しました。 -20 戦略輸送機。 わが国はまた、C-919民間航空機に搭載する長江-1000高バイパス比ターボファンエンジンの開発も進めており、世界クラスのLEAP-X「サフラン」エンジンを国内で組立て生産する計画である。 。 同時に、推力 200 ～ 400 kN の次世代の先進的な大バイパス比エンジンも開発されています。 これらのプロジェクトはすべて、中国の大バイパス比エンジンの「爆発」時代が到来していることを示している。
