قطعات موتوری که "با قوانین جهان مبارزه می کنند"

یک موتور جت صدها پره توربین خواهد داشت

هر بار که شما پرواز می کنید، یک شاهکار فوق العاده از استقامت در داخل موتورهای هواپیما رخ می دهد.

در داخل ناسل بیرونی براق صدها تیغه کوچک توربین پنهان شده است که می توانند تنش های مکانیکی عظیم و دمای بیش از 1500 درجه سانتیگراد را از بین ببرند.

این یک شگفتی مهندسی واقعی است. و این تیغه‌های مقاوم از جنس آن‌ها تراشیده یا بریده نشده‌اند، بلکه رشد کرده‌اند.

در طول دهه 1960، مهندسان چگونگی برداشتن آلیاژ فلز مذاب، ریختن آن را به شکل تیغه توربین و سپس خنک کردن آن از یک سر تا سر دیگر در طی چند ساعت، کار کردند. در طی این فرآیند انجماد تدریجی و ظریف، یک کریستال یا دانه از آلیاژ فلزی تشکیل می شود.

مانند تبدیل یک فنجان آب به یک دانه برف بزرگ، با طراحی خودتان، به جای یک کولاک کوچک از بسیاری از دانه های برف کوچکتر.

بن فیفوت، مهندس ساخت در رولزرویس، که پره های توربین را در بریتانیا می سازد، می گوید: «به همان اندازه که ساخت پیچیده می شود. "این یک انگیزه واقعی برای بلند شدن از رختخواب در صبح است."

تنها تعداد معدودی از شرکت‌ها در سراسر جهان می‌توانند این پره‌های توربین تک کریستال را تولید کنند، و این فرآیند تنها در پنج کشور از جمله ایالات متحده و بریتانیا کامل شده است. سازندگان موتور به طور مستمر برای دسترسی به فناوری رقابت می کنند.

رولزرویس، جنرال الکتریک و سافران فرانسه از معدود شرکت هایی هستند که این فرآیند را به کمال رسانده اند.

به طور جداگانه، در ماه مارس، رولزرویس اعلام کرد که بیش از 19 میلیون پوند در تاسیسات ریخته گری تیغه خود در روترهام سرمایه گذاری خواهد کرد.

متخصصان پره های توربین به کار بر روی بهبود قابلیت های این فناوری کمتر شناخته شده ادامه می دهند. در تمام این مدت، چین ناامید است تا ثابت کند مهندسانش می‌توانند پره‌های توربین با کیفیتی مشابه در غرب تولید کنند. چه کسی در صدر قرار خواهد گرفت؟

بیل سویتمن، نویسنده و مشاور صنعت هوانوردی، می‌گوید: «تقاضا برای [پره‌های توربین] بسیار زیاد است. بنابراین تعداد کمی از شرکت‌ها موفق به انجام این کار شده‌اند که به آن هاله‌ای جادویی می‌دهد.»

او مشکوک است که اقدام اخیر GE Aerospace در مورد تضمین قابلیت اطمینان و قابلیت پیش بینی در زنجیره تامین تولید هواپیماهای فرار است.

قالب‌ها نقش مهمی در فرآیند خنک‌سازی دارند

اما چرا فرآیند ریخته گری تک کریستال، که اکنون چندین دهه است که وجود دارد، هنوز اینقدر تخصصی است؟

فیفوت ادعا می کند که رشد یکی از این تیغه ها "مبارزه با قوانین جهان" است.

این به این دلیل است که هر تیغه مذاب به طور طبیعی به یک جسم جامد متشکل از بسیاری از دانه‌های کوچک آلیاژ فلزی تبدیل می‌شود که همگی با هم مخلوط شده‌اند. اما شما یک حبه قند خرد شده نمی خواهید، بلکه یک الماس کامل می خواهید.

به‌جای آن، تبدیل شدن یک کریستال به شکل تیغه فقط به سرد کردن آهسته نسخه مذاب نیست، این فرآیند همچنین از ترفند عجیبی به نام پیگتیل استفاده می‌کند.

دم خوک یک مارپیچ کوچک در یک انتهای تیغه است. فیفوت می‌گوید که در ابتدای فرآیند خنک‌سازی، این مارپیچ جریان کریستال‌های در حال انجماد را «خفه می‌کند» به طوری که فقط یکی از آن‌ها کنترل می‌شود. کمی شبیه به پیچ مو در یک مسابقه F1 درست قبل از خط پایان - یک راننده می تواند در اینجا پیشتاز شود و به پیروزی ادامه دهد.

فیفوت می‌افزاید: «گاهی اوقات ما باید با تعداد چرخش‌ها یا زوایای روی [دم خوکچه] بازی کنیم تا دانه‌های مطلوب‌تری داشته باشیم.» هنگامی که تیغه تشکیل شد، این مارپیچ مهم اما فداکارانه قطع می شود.

سافران فرانسه از معدود شرکت هایی است که می تواند تیغه های تک کریستال بسازد

تیغه های ساخت رولز رویس در موتورهای هواپیما از جمله ترنت XWB-84 که ایرباس A350-900 را تامین می کند و ترنت 1000 XE برای بوئینگ 787 استفاده می شود.

تک کریستال برای اطمینان از عملکرد هر تیغه ضروری است. گاهی اوقات یک تیغه آنطور که برنامه ریزی شده سرد نمی شود، برای مثال به جای یک کریستال، دو کریستال درون آن تشکیل می شود و آلیاژ فلز باید دوباره پردازش شود تا سازنده بتواند دوباره از مواد استفاده کند.

پوشش های سرامیکی ویژه نیز از تیغه ها در برابر دمای شدید داخل موتور محافظت می کند. و یکی دیگر از ویژگی‌های مهم این است که تیغه‌ها با کانال‌های کوچکی ریخته‌گری می‌شوند که به جریان هوای خنک‌تر اجازه می‌دهد تا در حین کار کردن موتور هواپیما، آن‌ها را به نوعی فیلم بپوشاند.

پل ویتی، از دانشگاه بیرمنگام، که قبلا برای رولز رویس کار می کرد، می گوید: «در حال حاضر [در سراسر صنعت] در حال حاضر این مسیرهای خنک کننده واقعا پیچیده است. او توضیح می‌دهد که هرچه این جریان‌های کوچک هوای خنک متلاطم‌تر باشند، بیشتر گرما را از هوای بسیار داغ‌تر اطراف خارج می‌کنند.

و تیغه سازان نیز به دنبال کاهش جرم این اجزا تا حد ممکن هستند.

فیفوت می‌گوید: «اگر بتوانیم هر وزنی را از آن کم کنیم، می‌توانید با استفاده از سوخت کمتر آن موتور را کارآمدتر کار کنید – می‌توانید آن را سریع‌تر و داغ‌تر بچرخانید».

از پره های توربین در موتور ترنت 1000 در میان سایر موارد استفاده می شود

در همین حال، چین امیدوار است که تنها ششمین کشوری باشد که بر کل زنجیره فناوری ریخته‌گری تیغه‌های تک کریستال تسلط دارد.

در گزارشی در ماه مه، خارجی به نقل از یکی از مهندسان مؤسسه مواد هوانوردی AECC پکن ادعا کرد که چین اکنون یک آلیاژ تک کریستال "برتر یا معادل نسل دوم سوپرآلیاژهای تک کریستالی که به طور گسترده در اروپا و ایالات متحده استفاده می شود" دارد. ظاهرا ساخت آن نیز هزینه کمتری دارد.

سوئیتمن می‌گوید، اما غرب یک "مزیت بزرگ" نسبت به چین دارد، زیرا اکثر تولیدات هواپیماهای مسافربری تجاری در آنجا اتفاق می‌افتد. زنجیره های تامین و آخرین نوآوری ها به طور کلی در غرب دسته بندی شده اند. بعلاوه، سازندگان غربی نیز سوابق ایمنی طولانی در زیر کمربند خود دارند.

چین باید عملا در تمام جنبه‌های تولید هواپیما رقابت کند، خارجی - به هیچ وجه فقط روی پره‌های توربین - تا بتواند در جاده‌ها وارد رقابت شود. سویتمن می افزاید: "شما قطعا می توانید این اتفاق را مشاهده کنید، اما این یک مبارزه طولانی و دشوار است."

تقاضا برای هواپیما در حال حاضر بالا است، که در حال حاضر زنجیره های تامین مختلف در صنعت را تحت فشار قرار داده است. ویسی نشان می دهد که این تقاضا می تواند همچنان بیشتر شود.

او می‌گوید طی چند سال آینده، یکی از دو سازنده اصلی هواپیما، ایرباس و بوئینگ، می‌تواند یک هواپیمای کوتاه‌مدت جدید، خارجی را راه‌اندازی کند. سپس، دیگری باید از این روش پیروی کند تا بتواند رقابتی باقی بماند.

ویتی می‌گوید: «یک دعوا وجود خواهد داشت.

"هوای آزاردهنده": جستجو برای پهپادهای مخفی تر

کارگران هندی در حال فیلمبرداری از کار خود برای آموزش هوش مصنوعی هستند