燃气轮机航空叶片介绍
燃气轮机叶片
燃气轮机叶片加工与控制一.燃气轮机的结构与组成燃气涡轮发动机主要由压气机、燃烧和涡轮三大部件以及燃油系统、滑油系统、空气系统、电器系统、进排气边系统及轴承传力系统等组成。
三大部件中除燃烧外的压气机与涡轮都是由转子和静子构成，静子由内、外机匣和导向（整流）叶片构成；转子由叶片盘、轴及轴承构成，其中叶片数量最多。
二．燃气轮机工作原理及热处理过程工作原理：发动机将大量的燃料燃烧产生的热能，势能给涡轮导向器斜切口膨胀产生大量的动能，其一部分转换成机械功驱动压气机和附件，剩余能由尾喷管膨胀加速产生推力。
三．燃气轮机叶片1.在燃气涡轮发动机中叶片无论是压气机叶片还是涡轮叶片，它们的数量最多，而发动机就是依靠这众多的叶片完成对气体的压缩和膨胀以及以最高的效率产生强大的动力来推动飞机前进的工作。
叶片是一种特殊的零件，它的数量多，形状复杂，要求高，加工难度大，而且是故障多发的零件，一直以来各发动机厂的生产的关键，因此对其投入的人力、物力、财力都是比较大的，而且国内外发动机厂家正以最大的努力来提高叶片的性能，生产能力及质量满足需要。
在流道中，由于在不同的半径上，圆周速度是不同的，因此在不同的半径基元级中，气流的攻角相差极大，在叶尖、由于圆周速度最大，造成很大的正攻角，结果使叶型叶背产生严重的气流分离；在叶根，由于圆周速度最小，造成很大的负攻角，结果使叶型的叶盆产生严重的气流分离。
因此，对于直叶片来说。
除了最近中径处的一部分还能工作之外，其余部分都会产生严重的气流分离，也就是说，用直叶片工作的压气机或涡轮，其效率极其低劣的，甚至会达到根本无法运转的地步。
叶片的工作条件。
压气机叶片含风扇叶片属于冷端部件的零件，除最后几级由于高压下与气体的摩擦产生熵增而使温度升高到约600K（327°C），其余温度不高，进口处在高空还需防结冰。
工作前面几级由于叶片长以离心负荷为主，后面几级由于温度以热负荷为主。
总之压气机叶片使用寿命较长。
航空叶片机原理
航空叶片机原理航空叶片机原理航空叶片机是飞机的核心动力装置之一，其性能和效率直接影响飞机的飞行状态。
航空叶片机的原理涉及气体动力学、热力学、机械工程等多个学科领域。
在本文中，我们将探讨航空叶片机的原理、工作过程和关键技术。
一、航空叶片机的基本结构航空叶片机是一个转动的轴，上面装有多个叶片。
它通常由定子和转子组成。
定子是叶片机的静部分，转子是叶片机的动部分。
叶片机的转子由多个叶片组成，这些叶片通过轴上的齿轮系统（通常由齿轮和链条组成）与发动机的支持装置相连接。
航空叶片机的叶片通过旋转来吸入和压缩空气以产生动力。
这些叶片通常由金属制成，具有高强度和耐磨性。
它们的形状和设计在很大程度上决定了叶片机的性能。
叶片的设计可以根据不同的应用需求进行优化，如进气性能、压缩比和密封等。
二、航空叶片机的工作原理航空叶片机的工作原理可分为航空原理和热力学原理。
航空原理主要涉及空气的流动和压力变化，而热力学原理则涉及空气的热力学过程。
1. 航空原理航空叶片机通过旋转叶片来加速和压缩空气。
进入叶片机的空气被叶片的形状和角度改变，并通过压力差的作用被重新排列。
叶片上的增压工作在转子底部完成，然后将压缩空气喷出通过喷嘴口。
叶片机的主要工作原理是动量定理和质量守恒定律。
动量定理指出，叶片机在喷出高速空气的同时会产生反作用力。
质量守恒定律则要求喷出的空气质量等于进入叶片机的空气质量。
叶片机通常采用离心压缩机原理，在离心力的作用下将空气压缩。
这种设计使得叶片机能够达到更高的压缩比。
离心压缩机可以通过叶轮的旋转来将空气加速到高速，然后经过扩散器减速和压缩，最后通过静子将压缩空气排出。
2. 热力学原理热力学原理是叶片机运行的基本原理。
根据理想气体状态方程，空气的压力和温度是相关的，即P = ρRT，其中P是压力，ρ是密度，R是气体常数，T是温度。
在叶片机中，通过增加空气的压力来增加空气的密度。
这是通过逐渐压缩空气来实现的。
叶片在旋转过程中改变了空气的动能和静能，从而增加了空气的压力和温度。
燃气轮机叶片
燃气轮机叶片加工与控制一.燃气轮机的结构与组成燃气涡轮发动机主要由压气机、燃烧和涡轮三大部件以及燃油系统、滑油系统、空气系统、电器系统、进排气边系统及轴承传力系统等组成。
三大部件中除燃烧外的压气机与涡轮都是由转子和静子构成，静子由内、外机匣和导向 (整流)叶片构成；转子由叶片盘、轴及轴承构成，其中叶片数量最多。
二．燃气轮机工作原理及热处理过程工作原理：发动机将大量的燃料燃烧产生的热能，势能给涡轮导向器斜切口膨胀产生大量的动能，其一部分转换成机械功驱动压气机和附件，剩余能由尾喷管膨胀加速产生推力。
三．燃气轮机叶片1. 在燃气涡轮发动机中叶片无论是压气机叶片还是涡轮叶片，它们的数量最多，而发动机就是依靠这众多的叶片完成对气体的压缩和膨胀以及以最高的效率产生强大的动力来推动飞机前进的工作。
叶片是一种特殊的零件，它的数量多，形状复杂，要求高，加工难度大，而且是故障多发的零件，一直以来各发动机厂的生产的关键，因此对其投入的人力、物力、财力都是比较大的，而且国内外发动机厂家正以最大的努力来提高叶片的性能，生产能力及质量满足需要。
在流道中，由于在不同的半径上，圆周速度是不同的，因此在不同的半径基元级中，气流的攻角相差极大，在叶尖、由于圆周速度最大，造成很大的正攻角，结果使叶型叶背产生严重的气流分离；在叶根，由于圆周速度最小，造成很大的负攻角，结果使叶型的叶盆产生严重的气流分离。
因此，对于直叶片来说。
除了最近中径处的一部分还能工作之外，其余部分都会产生严重的气流分离，也就是说，用直叶片工作的压气机或涡轮，其效率极其低劣的，甚至会达到根本无法运转的地步。
叶片的工作条件。
压气机叶片含风扇叶片属于冷端部件的零件，除最后几级由于高压下与气体的摩擦产生熵增而使温度升高到约600K (327° C),其余温度不高，进口处在高空还需防结冰。
工作前面几级由于叶片长以离心负荷为主，后面几级由于温度以热负荷为主。
总之压气机叶片使用寿命较长。
重型燃气轮机与航空发动机冷却叶片的联系和差异
中具有高 Cr，高钛 / 铝（Ti/Al）等 金中 Mo 元素含量较低，Mo 在热腐 涡轮叶片冷却结构设计
几个显著特征，与航空发动机叶 蚀环境中容易引起酸性熔融反应， 叶片冷却结构设计要求在尽可能少
片 材 料 有 差 异。 研 制 兼 顾 高 强 度、 产 生 严 重 的 热 腐 蚀， 因 此 在 燃 气 的冷却空气用量下，将叶片的金属
两者的区别决定了燃气轮机涡 轮叶片的设计与制造不能照搬照抄 航空发动机技术，须对其提出不同 的要求。
持久极限（10000h/ 870℃）/MPa
350
单晶
N6.PW1487
N5.PW1484 CMSX10
300
定向结晶
CMSX4
精铸
N4.PW1480
CMSX4
250
航空发动机涡轮叶片材料 CMSX2/3
高温合金在航空发动机和燃气 轮机涡轮叶片中的应用如图 1 所示， 二者所用高温合金成分基本类似， 包含镍（Ni）、钴（Co）、铬（Cr）、 钼（Mo）、 钨（W）、 铊（Ta） 等 元 素。 当 然， 高 温 合 金 在 航 空 发 动机和燃气轮机涡轮叶片中的使 用 发 展 历 程 也 相 似， 其 中 铸 造 高
是工业燃气涡轮使用含硫（S）和 热腐蚀性能是必要的，但 Ti/Al 过 美国 GE 公司使用了含 3%Re 元素
钒（V）较高的低级燃料，会对合 高，会显著提高定向合金的热裂 的第二代单晶高温合金。
金 产 生 严 重 腐 蚀。 其 合 金 在 设 计 倾 向 ；第 三， 燃 气 轮 机 用 高 温 合
74 航空动力 I Aerospace Power 2019年 第2期
燃气轮机技术┃ Gas Turbine Technology
航空发动机叶片分类
航空发动机叶片分类航空发动机叶片是航空发动机中最重要的组成部分之一，它直接影响了航空发动机的性能和效率。
航空发动机叶片根据其功能和形状可以分成多种类型，本文将进行分类介绍。
1.压气机叶片压气机叶片是位于发动机前部的部件，主要作用是将空气压缩并送入燃烧室。
压气机叶片的形状通常是弯曲的，以最大程度地提高空气的压缩效率。
压气机叶片可以再次分为进气、中间和出气压气机叶片。
2.燃气轮机叶片燃气轮机叶片是用来驱动发动机的部件。
它通常由高温合金制成，能够承受高温和高压。
燃气轮机叶片的形状通常是扇形的，以便能够有效地利用燃气轮机产生的动力。
3.喷气推进器叶片喷气推进器叶片是用来驱动航空器的部件。
它通常由轻质金属制成，可以在高空中承受极端的温度和压力。
喷气推进器叶片的形状通常是锥形或扇形的，以便能够更好地将推力传递给空气。
4.内置安装叶片内置安装叶片是一种特殊类型的叶片，它被安装在发动机内部，用于调节空气流量和燃料混合。
内置安装叶片的形状取决于其功能和位置。
5.噪音减缓叶片噪音减缓叶片是一种专门设计的叶片，用于减少航空发动机产生的噪音。
噪音减缓叶片的形状和结构通常比普通叶片要复杂，以最大程度地减少噪音污染。
6.涡轮增压器叶片涡轮增压器叶片被用于控制航空发动机的气流和压力。
涡轮增压器叶片的形状和数量取决于具体的应用场景。
总的来说，航空发动机叶片按照其功能和形状不同，可以分成多种类型。
随着航空技术的不断发展和创新，航空发动机叶片的形状和材料也在不断改进和升级，以满足不同的航空需求。
航空发动机燃气轮机叶片制造技术研究
航空发动机燃气轮机叶片制造技术研究随着航空业的发展，航空发动机燃气轮机叶片的制造技术愈发成熟，成为制约航空发动机发展的瓶颈之一。
航空发动机是飞机最重要的组成部分，其发动机质量、可靠性、效率、噪声、污染等因素直接影响飞机的性能和市场竞争力。
其中，叶片作为燃气轮机的心脏，负责了主要的工作，其制造技术的提高和创新对航空发动机的性能和可靠性具有至关重要的影响。
本文就航空发动机燃气轮机叶片制造技术方面的研究进行探讨。
航空发动机燃气轮机叶片制造技术的基本要求航空发动机燃气轮机叶片制造技术必须遵循以下基本要求：1.高精度燃气轮机叶片的制造精度要求非常高，因为叶片涉及到了很多细节，如表面光泽度、尺寸精度、重量平衡、强度等方面都需要达到高精度的要求。
2.高稳定性叶片在运转过程中需能够承受高温、高压等压力和载荷变化，并保证其表面光洁度、尺寸和形状保持稳定，从而确保发动机的长期稳定性。
3.良好耐久性燃气轮机叶片在航空发动机中承受着高速转动的轴向载荷、惯性力、振动载荷、过渡流体力和热应力等多方面的载荷，同时还会受到高温、高压等的气体流动和化学腐蚀，因此需要具有极高的强度、硬度、耐腐蚀等性能。
航空发动机燃气轮机叶片制造技术的发展历程现代航空发动机燃气轮机叶片制造技术的发展经历了几个重要的阶段：1.传统加工方法早期的燃气轮机叶片的加工采用的是传统的切削加工方法，如车床、钻孔、铣削等。
这种方法虽然可以实现较高的加工精度，但还是存在几个问题，如加工速度慢、废品率高、工艺复杂等。
2.先进的加工方法随着科学技术的迅速发展，在材料加工和加工设备方面的一些新技术逐渐得到应用和发展，如激光加工、电火花加工、电子束加工等，这些方法可以实现高速加工、低废品率、良好的表面质量等优势，成为燃气轮机叶片制造的首选方法。
3.现代化制造技术近年来，借鉴国外先进的航空发动机燃气轮机叶片制造技术，结合国内的实际情况，引进、消化、吸收和再创新，不断创新制造流程、材料、工艺和设备，开发出一种现代化的制造技术。
燃气轮机航空叶片介绍
航空发动机叶片众所周知，在航空发动机里叶片是透平机械的“心脏”，是透平机械中极为主要的零件。
透平是一种旋转式的流体动力机械，它直接起着将蒸汽或燃气的热能转变为机械能的作用。
叶片一般都处在高温，高压和腐蚀的介质下工作。
动叶片还以很高的速度转动。
在大型汽轮机中，叶片顶端的线速度已超过600 ｍ/ｓ，因此叶片还要承受很大的离心应力。
叶片不仅数量多，而且形状复杂，加工要求严格；叶片的加工工作量很大，约占汽轮机、燃气轮机总加工量的四分之一到三分之一。
叶片的加工质量直接影响到机组的运行效率和可靠行，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有着密切的关系。
所以，叶片的加工方式对透平机械的工作质量及生产经济性有很大的影响。
这就是国内外透平机械行业为什么重视研究叶片加工的原因。
随着科学技术的发展，叶片的加工手段也是日新月异，先进的加工技术正在广泛采用。
叶片的主要特点是：材料中含有昂贵的高温合金元素；加工性能较差；结构复杂；精度和表面质量要求高；品种和数量都很多。
这就决定了叶片加工生产的发展方向是：组织专业化生产，采用少、无切削的先进的毛坯制造工艺，以提高产品质量，节约耐高温材料；采用自动化和半自动化的高效机床，组织流水生产的自动生产线，逐步采用数控和计算机技术加工。
叶片的种类繁多，但各类叶片均主要由两个主要部分组成，即汽道部分和装配面部分组成。
因此叶片的加工也分为装配面的加工和汽道部分的加工。
装配面部分又叫叶根部分，它使叶片安全可靠地、准确合理地固定在叶轮上，以保证汽道部分的正常工作。
因此装配部分的结构和精度需按汽道部分的作用、尺寸、精度要求以及所受应力的性质和大小而定。
由于各类叶片汽道部分的作用、尺寸、形式和工作各不相同，所以装配部分的结构种类也很多。
有时由于密封、调频、减振和受力的要求，叶片往往还带有叶冠（或称围带）和拉筋（或称减震凸台）。
叶冠和拉筋也可归为装配面部分。
汽道部分又叫型线部分，它形成工作气流的通道，完成叶片应起的作用，因此汽道部分加工质量的好坏直接影响到机组的效率。
燃气轮机压缩机中的叶片部件工作温度
燃气轮机压缩机中的叶片部件工作温度下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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航空发动机叶片
众所周知，在航空发动机里叶片是透平机械的“心脏”，是透平机械中极为主要的零件。
透平是一种旋转式的流体动力机械，它直接起着将蒸汽或燃气的热能转变为机械能的作用。
叶片一般都处在高温，高压和腐蚀的介质下工作。
动叶片还以很高的速度转动。
在大型汽轮机中，叶片顶端的线速度已超过600 ｍ/ｓ，因此叶片还要承受很大的离心应力。
叶片不仅数量多，而且形状复杂，加工要求严格；叶片的加工工作量很大，约占汽轮机、燃气轮机总加工量的四分之一到三分之一。
叶片的加工质量直接影响到机组的运行效率和可靠行，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有着密切的关系。
所以，叶片的加工方式对透平机械的工作质量及生产经济性有很大的影响。
这就是国内外透平机械行业为什么重视研究叶片加工的原因。
随着科学技术的发展，叶片的加工手段也是日新月异，先进的加工技术正在广泛采用。
叶片的主要特点是：材料中含有昂贵的高温合金元素；加工性能较差；结构复杂；精度和表面质量要求高；品种和数量都很多。
这就决定了叶片加工生产的发展方向是：组织专业化生产，采用少、无切削的先进的毛坯制造工艺，以提高产品质量，节约耐高温材料；采用自动化和半自动化的高效机床，组织流水生产的自动生产线，逐步采用数控和计算机技术加工。
叶片的种类繁多，但各类叶片均主要由两个主要部分组成，即汽道部分和装配面部分组成。
因此叶片的加工也分为装配面的加工和汽道部分的加工。
装配面部分又叫叶根部分，它使叶片安全可靠地、准确合理地固定在叶轮上，以保证汽道部分的正常工作。
因此装配部分的结构和精度需按汽道部分的作用、尺寸、精度要求以及所受应力的性质和大小而定。
由于各类叶片汽道部分的作用、尺寸、形式和工作各不相同，所以装配部分的结构种类也很多。
有时由于密封、调频、减振和受力的要求，叶片往往还带有叶冠（或称围带）和拉筋（或称减震凸台）。
叶冠和拉筋也可归为装配面部分。
汽道部分又叫型线部分，它形成工作气流的通道，完成叶片应起的作用，因此汽道部分加工质量的好坏直接影响到机组的效率。
下面说一下叶片的材料，由于透平叶片的工作条件和受力情况比较复杂，因此对叶片材料的要求也是多方面的，其中主要的要求概括如下：（1）．具有足够的机械强度。
即在工作温度范围内具有足够的，稳定的机械强度（屈服极限和强度极限），并且在工作温度范围内这些机械强度具有稳定的数值。
在高温情况下（一般指450℃以上），具有足够的蠕变极限和持久强度极限。
（2）.具有高的韧性和塑性以及高温下抗热脆性（高温下稳定的冲击韧性），避免叶片在载荷作用下产生脆性断裂。
（3）.耐蚀性。
抵抗高温下气体中有害物质的腐蚀以及湿蒸汽和空气中氧的腐蚀能力。
（4）.耐磨性。
抵抗湿蒸汽中水滴和燃气中固体物质的磨蚀。
（5）.具有良好的冷、热加工性能。
（6）.具有良好的减振性。
叶片是处在交变载荷下工作，除要求有较高的疲劳极限外，还要求有良好的减震性能，即高的对数衰减率。
这样可以减小振动产生的交变应力，减小叶片疲劳断裂的可能性。
根据使用温度、使用温度和化学成份等，可以将叶片材料分为两类：（1）.马氏体、马氏体-铁素体和铁素体钢。
这类钢的使用温度最高不超过580℃，可以作为汽轮机叶片材料。
（2）.奥氏体钢、铁镍合金和镍基合金等。
着类钢的使用温度最高不超过700～750℃，可以作为燃气轮机叶片材料。
马氏体类钢包括1Cr13、2Cr13、Cr11MoV、Cr12WMoV等。
1Cr13和2Cr13马氏体不锈钢广泛被采用作为汽轮机叶片材料，他具有较好的耐腐蚀性和热强性，特别是它的减振性很好，其对数衰减率δ可达0.025。
按照其热强性，1Cr13钢可用于450℃～475℃；2Cr13钢可用于400℃～450℃。
2Cr13钢的含量较高，故室温强度和硬度较高。
常作汽轮机低压部分叶片，但2Cr13钢的抗水滴冲蚀性能不足，用来作末级叶片还需要进行表面硬化或镶焊硬质合金。
Cr11MoV和
Cr12MoV是改形的12% Cr钢。
它保持原来1Cr13钢的优点，由于分别加入了强化元素钼、钒和钨，钼和钒使其热强性远比1Cr13钢高。
Cr11MoV可在温度550℃下使用；Cr12WMoV可在温度580℃下使用。
Cr12WMoV的屈服极限高，耐腐蚀性好，亦可作为大型汽轮机的长叶片材料。
马氏体类钢具有良好的减振性能，通常情况下其对数率减率δ在0.015～0.055范围内，它比奥氏体的δ大5～10倍。
研制新型航空发动机是铸造高温合金发展的强大动力，而熔铸工艺的不断进步则是铸造高温台金发展的坚强后盾。
回顾过去的半个世纪，对于高温合金发展起着重要作用的熔铸工艺的革新有许多，而其中三个事件最为重要：真空熔炼技术的发明、熔模铸造工艺的发展和定向凝固技术的崛起。
真空熔炼技术真空熔炼技术真空熔炼技术真空熔炼技术。
真空熔炼可显著降低高温合盒中有害于力学性能的杂质和气体含量，而且可以精确控制合金成分．使合金性能稳定。
熔模铸造工艺熔模铸造工艺熔模铸造工艺熔模铸造工艺。
国内外熔模铸造技术的发展使铸造叶片不断进步，从最初的实心叶片到空心叶片，从有加工余量叶片到无余量叶片，再到定向(单晶)空心无余量叶片，叶片的外形和内腔也越来越复杂；空心气冷叶片的出现既减轻了叶片重量，又提高了叶片的承温能力。
定向凝固技术定向凝固技术定向凝固技术定向凝固技术该技术的发展使铸造高温合
金承温能力大幅度提高从承温能力最高的等轴晶合金到最高的第三代单晶合金，其承温能力约提高l50℃。
1990s年代之后，为满足新型发动机之需要，计算机数值模拟在合金成分设计和铸造工艺过程中的应用日趋增多。
在采用整体精密涡轮取代锻件组合工艺中，由于涡轮铸件几何形状复杂，断面尺寸大，采用普通铸造工艺的铸件，宏观晶粒粗大且不均匀，由此带来组织及性能的不一致性。
此外铸造合金固有的较低屈服强度和疲劳性能，往往不能满足叶片设计要求。
近年来，出现了“细晶铸造工艺细晶铸造工艺细晶铸造工艺细晶铸造工艺”等技术，即利用铸型及浇铸温度控制、凝固过程中机械电磁叫板、旋转铸造以及加入形核剂等方法，实现晶粒细化的。
美国Howmet公司等用于细晶铸造制造叶片等转动件，常用合金为：In792、Mar-M247和In713C合金；导向叶片等静止件则多用IN718C、PWA1472、Rene220、及R55合金。
尽管高温合金用于飞机发动机叶片已经50多年了，这些材料有优异的机械性能，材料研究人员，仍然在改进其性能，使设计工程师能够发展研制可在更高温度下工作的、效率更高的喷气发动机。
不过，一种新型的金属间化合物材料正在浮现，它有可能彻底替代高温合金。
高温合金在高温工作下时会生成一种γ相，研究表明，这种相是使材料具有高温强度、抗蠕变性能和耐高温氧化的主要原因。
因此，人们开始了金属间化合物材料的研究。
金属间化合物，密度只有高温合金一半，至少可以用于低压分段，用于取代高温合金。
2010年，美国通用公司、精密铸件公司等申请了一项由NASA支持的航空工业技术项目（AITP），通过验证和评定钛铝金属间化合物（TiAl，Ti-47Al-2Nb-2Cr，原子分数）以及现
在用于低压涡轮叶片的高温合金，使其投入工业生产中。
与镍基高温合金相比，TiAl金属间化合物的耐冲击性能较差；将通过疲劳试验等，将技术风险降至最低。
英国罗尔斯-罗伊斯公司，在1999年，也申请了一项γ相钛铝金属间化合物专利，该材料是由伯明翰大学承担研制的。
这种材料可以满足未来军用和民用发动机性能目标的要求，可以用于制造从压缩机至燃烧室的部件，包括叶片。
这种合金的牌号，由罗尔斯-罗伊斯公司定为: Ti-45-2-2-XD。
可见航空发动机叶片的制造技术直接影响着发动机的性能等，各国对叶片的研究更是深入，随着科技的发展，空心叶片的问世以及叶片涂层技术的成熟，未来的发动机，要想有更好的性能，我想在很大程度上依赖叶片技术的成熟与否。