首页/文章/ 详情

装备ℱ飞机发动机制造全过程

2月前浏览926



本文摘要:(由ai生成)

罗尔斯·罗伊斯(Rolls-Royce),世界三大航空发动机制造商之一,专注于飞机发动机制造,其产品以高性能和高可靠性著称。公司历史起源于生产豪华汽车,后转型专注于航空发动机,与劳斯莱斯汽车品牌分离。罗尔斯·罗伊斯的发动机制造过程汇集了精密工艺和技术积累,其遄达系列发动机在国际市场上占有重要地位。公司不断研发新技术,如UltraFan发动机,致力于提高燃油效率、降低排放,展现航空发动机领域的持续创新和发展。


罗尔斯·罗伊斯的航空发动机制造全过程

这个由BBC拍摄的纪录片很棒,详细介绍了世界三大航空发动机生产厂商之一英国罗尔斯罗伊斯航空发动机的制造过程,如果有的网友不熟悉它的名字,你们一定熟悉它的另一个译名,劳斯莱斯。航空发动机是这个公司的主业。看完这个片子,你一定能理解为什么航空发动机是工业皇冠上的明珠,尽管连朝鲜都能发射卫星,但世界上只有三家能生产高性能航发的企业。GE,罗罗,普惠。航发更多的靠工业的基础,厚积薄发,还有时间和技术的积累。因为航发太需要可靠性了,从这个角度讲,航空要比航天复杂得多得多得多。航空强的国家(地区)工业一定强,但是航天强的就不一定了。

“美国国家发展计划”中关于航空发动机有这样一段描述:航空发动机是一个技术精深得使新手难以进入的领域。它需要国家大量的投入和长期的经验积累,并加以保护。美国国防部将航空发动机列为国防关键技术的第二位,航空发动机占据了美国国防科技战略的核心位置。英、俄、法等国均通过明确立法将航空发动机产业列为优先发展的战略性产业,并长期投入巨大的人力、物力、财力来巩固其航空发动机战略性产业的国际领先地位。


 
航空发动机巨头罗尔斯·罗伊斯探秘  



罗尔斯·罗伊斯还是劳斯莱斯?


每次提到罗尔斯·罗伊斯,都会被很多人问,不是叫劳斯莱斯吗?的确,罗尔斯·罗伊斯的英文即Rolls-Royce,与众所周知的豪华车品牌劳斯莱斯一样,标志也是两个R。追溯历史渊源,罗尔斯·罗伊斯和劳斯莱斯是一家公司,是1906年由亨利·莱斯和查尔斯·劳斯创建。最初罗尔斯·罗伊斯是生产汽车的,从1914年开始制造飞机发动机,1920年代末,航空发动机成为罗尔斯·罗伊斯最主要的业务。1931年,罗尔斯·罗伊斯收购了其在大萧条中陷入财政困难的对手宾利,此外罗尔斯·罗伊斯还为二战时的英国生产装甲车。也就是说,很早以前,罗尔斯·罗伊斯是包括罗尔斯·罗伊斯发动机、劳斯莱斯汽车、宾利汽车三个公司。


1980年,劳斯莱斯汽车被武器公司Vickers收购。1998年,Vickers将劳斯莱斯汽车业务出售给宝马,有趣的是,宝马最初是一家飞机制造公司,而宾利继承了罗尔斯·罗伊斯汽车部门被大众公司收购,但是不得使用劳斯莱斯的商标。至此,罗尔斯·罗伊斯公司则成为专业从事涡轮发动机的英国公司,尤其是在飞机发动机领域,市场占有率在世界上仅次于GE,成为世界上著名的三大航空发动机制造商之一(另一个是普惠)。罗尔斯·罗伊斯出售的劳斯莱斯这个品牌也引发了大众和宝马的争夺,可见这个品牌的影响力之大,这也是因为豪华车领域的佼佼者,导致了劳斯莱斯反倒比罗尔斯·罗伊斯这个名字响亮知名的多。


罗罗公司厂区指示牌  


罗尔斯·罗伊斯总部外观无明显航空印迹


2014年范堡罗航展期间,新浪航空报道团队来到了位于伦敦北部小城德比,实地探访了罗尔斯·罗伊斯公司的总部,深入了解这家企业如何一手将自己打造成几乎与人类航空史同龄的航空制造业巨头。值得一提的是,罗罗工作人员介绍,这也是近十年来第一次有中国的媒体进入罗罗总部参观。


罗尔斯·罗伊斯总部位于德比的南部,刚刚到达时仅仅从外观尚无法分辨出这家企业与航空发动机有多少联系。实际上,真正走到罗尔斯·罗伊斯总部内,也无法从外观直接知道一些航空的印迹,罗尔斯·罗伊斯生产的是精密的航空发动机,不同于波音或者空客工厂,厂区外就能够一眼看到硕大的飞机机身。这些发动机都是在厂房内组装生产,完成后交付给用户,而不太容易在室外见到发动机。


每天一台遄达发动机出厂


首先,我们来到发动机总装车间。进入厂区之前,所有人被要求戴上防护眼镜。这也是通常进入制造厂房参观的要求,为了防止有油液溅入眼睛,在记者探访波音或者霍尼韦尔总部参观时也有类似的硬性要求。此外,罗尔斯·罗伊斯还要求每位记者换上特殊的工装鞋,一种类似军靴厚度的鞋子,用来保护脚不会因为异物跌落而砸伤脚面。参观之前,所有记者已经被要求提供自己所穿鞋号。


进入厂房内不允许拍照,严格按照规定线路参观,不能靠近正在装配的发动机。在巨大的厂房中,可以见到遄达系列发动机竖立在每个工位上。平时所见的航空发动机要么是吊在飞机机翼上,要么是维修中平放在推车上,记者第一次见到尚未完工的发动机是竖立在地面。四块巨大的工作台围裹着发动机,工人们在工作台上组装发动机零件、管路、线路等。


我们首先看到的是遄达1000型发动机,这是专门为波音787生产的发动机,单台推力超过5万磅,由18000个独立部件组成。遄达系列发动机已经成为继RB211之后,又一著名的三转子发动机。


特别有意思的是,遄达(Trent)一词并不是罗尔斯·罗伊斯创造发明的,而是德比附近一条河流的名字。罗尔斯·罗伊斯所有的发动机都是以河流的名字命名,此前的斯贝发动机也是德比的一条河流。


遄达1000型发动机已经在波音787飞机上成功使用,该型发动机每个发动机叶片在起飞时承受90吨的负荷?,相当于每个叶片末端悬挂9辆伦敦巴士。


罗罗遄达发动机风扇负荷


它的风扇直径达到112英寸,相当于协和客机的机身。


遄达风扇直径超过协和客机机身


就是这么一个大家伙,能够推动重达200吨的波音787在天空飞行15700公里,而自身重量仅仅只有5.5吨——三辆家用轿车的重量。记者获悉,在罗罗总部厂房里,每个工作日就可以生产一台超过35000个部件的遄达发动机,其产能效率之高可见一斑。


令人叹为观止的发动机试车台


此行之前,记者最期望的是能够参观航空发动机的试车台,见识一下每秒吸入1.25吨空气的发动机试车起来是有多震撼。这次我们首先进的是试车台监控室,几位工程师通过屏幕监控着一台正在试车的发动机状态,屏幕边有一台迷你的小喇叭,收录着发动机运转的声音。除此之外,再也没有任何线索,让你把一台功率与68辆一级方程式赛车相当的三转子涡轮风扇发动机高速运转联系起来。我上前询问测试工程师,发动机试车台在哪?他告诉我,就在墙壁那边不到你10英尺的距离外,而我所在的地方居然察觉不到一丝声音和一点点地面的震动。


罗罗58号试车台


见我还是很怀疑,罗尔斯·罗伊斯的工程师带着我们来到58号试车台厂房内,进入了可以容纳6台发动机,并且可以同时测试2台发动机试车的厂房内。巨大的厂房可以看到有2台发动机正在做测试安装,并无异常。这时,他带我们一行人来到一个标注着4字的大门前,指着这堵混凝土构筑的大门说:现在,这里面就正在进行着一台遄达1000发动机的试车。我们一行人手摸着大门,把耳朵贴近墙壁,感觉不到任何震动,也听不到任何声音。这和我一直以为发动机试车要戴着耳塞也不能屏蔽轰鸣声的印象产生了强烈的对比。


给我震撼的恰恰不是发动机轰鸣声,而是毫无声响。一台能够推动200吨飞机起飞的发动机在我一墙之隔的厂房里以每秒200转的速度运转,我却一点声音都听不见。仅从这测试厂房的隔音技术来看,就对其先进的科技叹为观止了。

未来发动机技术


参观完试车台,罗尔斯·罗伊斯市场经理则开始给我们详细介绍了遄达系列发动机及未来发动机。遄达发动机是由罗尔斯·罗伊斯发明的世界上第一种三转子发动机RB211发展而来。当年研究RB211所花去的巨额资金使得罗尔斯·罗伊斯在1971年破产,而之后被英国政府国有化才得以生存下来。但是RB211的问世,也成功使得罗尔斯·罗伊斯一举奠定了发动机制造三巨头之一的地位。


遄达系列发动机概览


在1990年八月首次运转的遄达700系列是遄达系列成功走向商业运营的标志。而在最新型的波音787、空客A380、空客A350上,遄达发动机的市场份额达到了40%。同时遄达XWB成为空客A350飞机的唯一动力来源,也就是说,没有其他发动机制造商参与这款空客最新客机的竞争。目前,已经有超过1400台遄达XWB发动机的订单。


A350采用的唯一动力即遄达XWB发动机


遄达XWB发动机燃烧室采用了陶瓷涂层,燃烧室温度达到2000℃,是熔岩温度的两倍,太阳表面温度的1/3。同时,这款发动机的油耗比传统发动机降低了10%,这意味着仅燃油一项,就可以让航空公司每架飞机每年节省成本250万美元,这无疑是罗尔斯·罗伊斯说服航空公司选择遄达系列发动机的主因之一。


就在我还惊叹于遄达系列三转子发动机及高节油性能的时候,罗尔斯·罗伊斯工程师给我们展现了未来发动机的新趋势,那就是没有高压涡轮的UltraFan发动机技术。“UltraFan™”设计,是一种带有可变螺距风扇系统的变速设计,所采用的技术有可能于2025年投入应用,油耗和排放比第一代遄达发动机降低至少25%。



罗罗展现未来发动机技术


  • 新型发动机核心结构——能最大程度地提高燃油效率、降低排放

  • CTi风扇系统——碳/钛合金风扇叶片和复合材料机罩,使每架飞机的重量降低高达1,500磅,这相当于在不增加成本的前提下多承载七名乘客。

  • 先进的陶瓷基复合材料——能在涡轮达到高温时更有效运转的耐热组件

  • UltraFan™的变速设计,将为未来的大推力、高涵道比发动机提供有效动力。


一个以三转子闻名于世的发动机制造商,革命性的去掉了高压涡轮,而采用变速箱来替代传动轴推动发动机风扇的旋转,可以想象罗尔斯·罗伊斯在发动机制造领域的投入。罗尔斯·罗伊斯民用大型发动机部总裁Eric Schulz曾表示:“作为创新者,虽然我们已经占据了领先地位,但也绝不能止步不前。我们已将自己的视野投向未来几十年,并为满足客户需求积累了大量的新技术。我相信我们的发动机设计战略将确保我们能够助力全球航空业的未来发展。”据了解,罗尔斯·罗伊斯每年为航空和非航空业务的研发斥资达到10亿英镑!



A350飞来德比向罗罗致敬  


空客A350从范堡罗航展现场赶来致谢


参观即将结束时,发生了一个有趣的小插曲。罗尔斯·罗伊斯的工作人员告诉我们,下午15:40分,正在范堡罗航展做飞行表演的空客A350飞机将会飞来德比,在罗尔斯·罗伊斯总部上空绕飞盘旋,以表示对罗尔斯·罗伊斯提供发动机的感谢。


这还是记者第一次知道空客与罗尔斯·罗伊斯之间有这样一种细腻又美好的互相致敬的感谢方式。首次参观罗尔斯·罗伊斯的新浪航空媒体团也有幸见证了这一时刻,罗尔斯·罗伊斯员工走出办公室,三三两两聚在大楼四周,随着引擎的轰鸣声,空客A350优美的身姿从大楼一侧缓缓出现,一共低空绕飞了两圈,并摆动机翼以示致敬。


这让我想起参观英国科学博物馆航空馆中的一件藏品上写的一句话:The engine that saved Britain。而这台发动机就是梅林发动机,正是罗尔斯·罗伊斯二战期间最著名的产品,飓风和野马战斗机均配备这款发动机。某种意义上说,罗罗拯救了英国。

来源:新浪航空、 航空微读 、军鹰资讯


特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。

广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。

 

来源:碳纤维生产技术
复合材料燃烧航空航天汽车材料传动工厂
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-08-23
最近编辑:2月前
碳纤维生产技术
助力国内碳纤维行业发展
获赞 23粉丝 32文章 3739课程 0
点赞
收藏
作者推荐

轻量化ℱ汽车轻量化材料、工艺、成本、水平、技术路线汇总

本文摘要:(由ai生成)选择伺服或步进电机系统需考虑负载特性、转矩、惯量、转速、精度、加减速及控制要求等。步进电机成本低,但在低速可能震动大,高速力矩下降快;伺服电机则体积小、响应快、控制复杂。电机启动运行问题可能由力矩不足、电流小、启动频率高或电机未固定好等原因导致。乘用车白车身包括下部车身、上部车身骨架、车门、发动机罩盖、行李箱盖、翼子板等部件,是发动机、变速器、传动系统、制动系统、悬架系统、排气系统、电气系统及内饰件的安装基础,并通过其相应的结构设计满足成员的安全性要求。车身轻量化的目的在于保证车身结构抗撞性、刚度、强度以及NVH性能前提下,减轻身上骨架质量,同时不提高汽车车身制造成本来增强整车产品的市场竞争力。 轻质材料 车身上应用的不断扩大的高强、轻质材料主要为高强度钢与超高强度钢、铝合金、镁合金工程塑料以及符合材料等。 高强度钢高强度钢主要应用于前防撞梁,A、B、C柱加强件,门槛梁,车门防撞梁和车顶横梁等关键部位,并且因公比例逐渐扩大。欧美部分车身车身高强度钢应用比例已超过60%,如奥迪A3、宝马3系、凯迪拉克ATS、福特蒙迪欧等;日系车型高强度钢占比也超过50%,如英菲尼迪Q50、本田思域等; 铝合金铝合金已由发动机罩向翼子板、行李厢盖及车门上逐渐延伸,部分高端车已实现全部铝合金车身; 镁合金镁合金已经从方向盘骨架、座椅骨架向转向支撑、传动系壳体零件上发展; 纤维增强复合材料纤维增强复合材料已开始应用于前段模块、后尾门、进气歧管等零部件;碳纤维复合材料已由跑车、豪华车向中高端车和电动车应用扩展。如图某轿车带四门两盖的车身结构。结构优化设计 在结构优化设计方面,车型开发前期,对车身结构做出更合理的设计规划更为重要。目前多材料车身结构轻量化设计正在向着搭建参数化设计平台(如图),应用拓扑优化、尺寸优化、形貌优化、多目标优化以及结构-材料-性能一体化优化设计方向发展。一、材料应用1、高强度钢 高强度钢主要应用在车上内外板以及车上结构件,同时高强度钢可以有效提升车身被动安全性。先进刚度刚在汽车超轻钢车身、先进概念车上应用,在减重、节能、提高安全性、降低排放发面应用前景良好。虽然在成型中面临回弹等问题挑战,但相比于其他替代材料,高强度钢还是性价比最好、最具吸引力的材料。 2、铝合金 铝合金的应用始于20世纪90年代,以奥迪汽车推推出的全铝空间框架车身为代表。提出了奥迪全铝车身框架概念(ASF),推出相应车身Audi100、第一代Audi A8、A2.除奥迪其他公司也推出了全铝车身,如捷豹XJ、新路虎揽胜、奔驰S级车等如图所示。 变形铝合金在车身零件级结构件的应用方面发展比较快,如应用日益广发的铝合金行李箱盖、发动机舱罩盖、后背门、保险杠横梁等,随着凝固铝合金、粉末冶金铝合金、超塑性铝合金、铝基复合材料和泡沫铝材等新材料的开发应用,未来铝合金在汽车应用范围将进一步扩大,并将呈现铸件、型材、板材并举的局面,预计未来铝将成为仅次于钢的第二大汽车用材料。奥迪A8全铝车身3、镁合金 目前镁合金在车身上主要集中在方向盘骨架。仪表盘骨架、座椅骨架等零部件上,在白车身结构件上还没有量产应用。目前仅有克莱斯勒某车型上做过尝试,如图。由于镁合金耐腐性和成型方面限制,目前尚未得到广泛应用。4、复合材料汽车工业复合材料技术首先应用于保险杠,而后用与生产变截面弹簧钢板以代替钢板,之后又用与生产四门两盖。复合材料大规模应用是在20世纪80年代中期以后。1990年福特、克莱斯勒相继开发出复合材料。复合材料具有许多金属材料无法比拟的优点:密度低、比强高、比模高;材料性能具有可设计性;制品结构设计自由度大,易实现集成化、模块化设计;抗腐蚀性好、耐久性能好,隔声降噪;可采用多种成型工艺,模具成本低;A级表面,可免喷涂等工序;投资少,生产周期短。目前,汽车轻量化发展需求迫切,从成本性能发展综合考虑,可用于车身结构件的复合材料以树脂基碳纤维增强复合材料为首选。可以应用于发动机舱罩盖、翼子板、车顶、行李箱、门板、底盘灯结构件中。随着车用复合材料技术的发展,现已广发的应用在跑车、豪华车上,于铝合金构件比,复合材料可以减重50%左右,目前车上碳纤维已从单向丝、双向编制物,发展到多轴中空的碳纤维预制体,可获得多种形状结构的汽车部件,如图宝马I3电动汽车复合材料应用。二、制造工艺1、热成形 精度高、成形性能好,广泛应用于生产高强度汽车保险杠,车门防撞杆,A、B、C柱加强件,车顶框架,中通道等安全件和结构件。目前该技术在国外发展很快,美国通用、福特德国大众等在用该项技术制造高强度冲压件。中国一汽红旗H7车身下部也规模化使用热成形技术,如图: 2、激光拼焊 1985年奥迪成功采用全球第一块激光拼焊板。20世纪90年代,欧美、日本各大汽车企业开始大规模使用激光拼焊技术。近年来该项技术在全球新型钢制车身设计和制造商应用广泛。如图中国一汽H7车身使用激光焊接的典型结构件。利用激光焊接技术可以减少汽车零部件数量、减轻车身重量、提高原材料利用率、提高结构功能、增加产品设计灵活性。3、差厚板 差厚板是在激光焊接之后,为解决激光拼焊板存在的问题而出现的,生产过程如图差厚板可以代替激光拼焊板,从而更好的实现轻量化。但不完全代替激光拼焊板,因为激光拼焊除了焊接不同厚度板料还可以焊接不同材料、强度的板焊接在一起,差厚板不能实现这一功能。三、成本估计高强度钢与其他轻质材料比,价格低、经济性好,广泛的应用可提高车是安全性。高强度钢可以减薄材料,所以与普通钢板相比可以做大成本不大幅增加,约为普通钢板的1.5倍。铝合金密度2.68g/cm³,仅为钢板的1/3。考虑到使用铝材需要增加厚度及截面,可以减重30%~50%,与钢板相比,一般铝板件成本将增加2-5倍。碳纤维复合材料密度1.5 g/cm³,不及钢的1/5。碳纤维复合材料应用到车门、发动机舱罩盖、行李箱盖能够减重50%以上,其材料成本相对钢板增加5倍以上。四、轻量化水平国内汽车轻量化产业未形成规模,产业链不够完整,与国外差距较大。国际主流车型高强度钢车身占比60%以上,强度级别780MPa、980MPa的钢在车身构件上已相当普遍。高强度钢可以在不降低安全性与舒适性前提下,零件减重20~30%。国外或者国内合资高端车型部分零部件应用轻质材料,工程塑料零部件相对钢制部件可以减重30%~35%,铝合金零部件相对钢制零部件也减重30%~50%,镁合金零部件相对钢制零部件可以减重40%~55%,碳纤维复合材料零部件相对钢制零部件可减重40%~60%。五、车身轻量化技术路径国外车身轻量化路径如下图所示:借鉴国外技术可以探索我国车身轻量化技术发展路线1、 短期 目标:加大刚强度钢和超高强度钢应用比例,合理减薄钢板厚度,广泛应用先进成形技术和链接技术,达到预计的轻量化目标。途径:采用高强度钢、超高强度钢、工程塑料,适量应用镁铝合金及复合材料,进行车身结构参数优化设计,欧皇钢板厚度断面形状、尺寸,广泛应用激光焊接、热成形工艺及先进连接技术。2、 中期 目标:掌握铝镁合金、复合材料特性及连接技术,结构-材料-性能一体化轻量化多目标协同优化设计方法,所需与国外技术水平差距。路径:扩大铝镁合金、复合材料在车身上的应用比例、零部件数量,根据材料性能优化设计铝镁合金与纤维增强复合材料零部件结构,充分发挥材料本身性能优势。3、 长期 目标:逐渐掌握碳纤维复合材料特性、零部件设计方法、高效制造工艺、性能控制方法和连接技术,逐渐赶超汽车工业发达国家汽车轻量化技术水平。途径:熟练应用钢铝混合车身设计、制造与连接技术,逐渐掌握碳纤维复合材料零部件结构设计。高效制造、性能调控和连接技术,扩大碳纤维复合材料在汽车上的应用比例。以下是我国汽车关键零部件制造技术路线图:汽车工艺师整理、资料来源:快资讯、东风邹恒琪在第六届中国汽车先进技术与制造高峰论坛上的演讲特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。 来源:碳纤维生产技术

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈