第五百七十八章 克莱尔教授的“私货”
“吉米，鲍勃，汽车发动机的构造你很了解，那我问你一个关于飞机发动机的小问题吧，当然，这不算是考你们两个，知道就回答，不知道就算了！”
克莱尔走到这台巨大发动机前面，指着那风扇的一样的东西。
“你们知道这是什么吗？”
鲍勃看了看没吭声，他当然知道这东西是风扇，飞机的推力就是风扇产生的，第一代喷气式飞机上面就有这样的零部件，但是那种叫做螺旋桨式发动机，显然眼前这台风扇更加精密，叶片密密麻麻光滑如刀，如今的动力系统都是内燃型了，输出功率大得多，强大的气流打在叶片上产生出的推力都能把车给吹飞出去，普通的材料根本就无法承受的住这样的力量，起码在材质上提升了不知多少。
“这应该是飞机的风扇，但是跟普通风扇不同，这应该是涡轮风扇吧！至于其他的，我就不知道了。”
刘琅回答，他不是神仙，没有未卜先知的能力，关于飞机发动机的相关材料他接触的很少，只有在图书馆中看到过一些粗略的资料，没有学过，刘琅同样一无所知。
“不知道了吧，好，那我就给你们两个上一课！
这的确叫做涡轮风扇，由涡桨喷气发动机发展而成，这种涡轮风扇主要特点是首级压缩机的面积大，同时被用作为空气螺旋桨，将部分吸入的空气通过喷射引擎的外围向後推。发动机核心部分空气经过的部分称为内涵道，仅有风扇空气经过的核心机外侧部分称为外涵道。
涡桨发动机的排气速度太低推力有限，因此必需提高喷气发动机的效率。发动机的效率包括热效率和推进效率两个部分，提高燃气在涡轮前的温度和高压压气机的增压比，就可以提高热效率。因为高温、高密度的气体包含的能量要大。”
克莱尔口若悬河，他很高兴，因为难得听到刘琅说自己不会。
“这就是涡轮发动机的原理了！那么这些涡轮风扇一定和以前的螺旋桨风扇有着很大差异了！”
刘琅再次问道。
“那是当然，从涡轮里直喷出来的气流可以把一栋房子吹倒，打在普通钢材上，不出半年就得被打碎………好，今天我就给你们讲一讲这涡轮风扇的构造！”
克莱尔来了兴致，开始讲了起来。
“涡轮叶片在结构上主要由叶冠、叶身、缘板、叶根四部分组成。
这是叶冠，为了提高涡轮效率，常在叶片的上端采用一个类似缘板的叶冠结构。其作用是减小叶尖由叶盆向叶背的漏气，降低二次损失，提高涡轮效率；相邻叶片的叶冠之间的摩擦可以吸收震动能量，起到减振作用；同一级转子叶片的叶冠相互抵紧，可增强叶片的刚性，提高其抗振强度；带冠叶片可以采用对气动性更为有利的薄叶型。目前，常用的叶冠形状主要为平行四边形和锯齿形叶冠。
叶身，其功能主要是实现叶片的气动特性，叶身不同高度的截面形状通过气动设计来选取，周向上相邻叶片的叶身之间构成气流通道，供高温、高压燃气流过并膨胀做功；同时，叶身型面还兼具调整气流方向的功能，保证气流进入排气系统时轴向速度均匀。
缘板，其功能主要是形成独立的气流通道，保证高温燃气不会流入气流通道以外的涡轮盘、密封、支承等其他耐温性较差的部件。缘板介于叶身与叶根之间，一般采取方形结构，上下分别通过过渡段和叶身、叶根连接，同一级转子的叶片缘板组成一个封闭的环形结构。
叶根，其功能主要是连接叶片和轮盘，以便将功率传输到与轮盘相连的转子轴上，叶根靠上、和缘板连接的部分称为伸根。叶根下端，连接涡轮盘的部分一般采用枞树形榫头，其优点有：榫头的周向尺寸较小，可在轮缘上安装较多的叶片，输出功率大；多个齿面传力，承载能力强，安全裕度大；接触面积较大，有利于散热和摩擦减振；间隙配合，受热后能够自由膨胀，可以减小热应力；拆装方便等。”
两人听的非常仔细，鲍勃还从包里拿出纸笔记了下来，这算是克莱尔教授的私货，不是谁都能学得到的。
刘琅当然用不上纸笔，他的大脑就相当于电脑了，鲍勃记得很仔细，但他觉得没什么，克莱尔教授只是介绍了一下构成，相当于名词解释，对于实质没什么大用。
“我看这种叶片非常特殊，结构上与众不同，而且这材料也非常坚韧，这么薄的叶片极速转动很容易发生扭曲的，教授，这台发动机的叶片是怎么制造出来的？”
刘琅假装摸着那锋利的叶片问道。
“你问得很专业，这种叶片是典型的自由曲面零件，加工这类零件时都有一个特点，那就是要薄，但是会产生一个结果，那就是加工时易变形，所以在材质上就要非常严格了，一般说来材质为不锈钢，但这可不是普通的不锈钢，蒙乃尔合金、INCONEL、钛和镍为基础的难加工合金材料！”
克莱尔回答。
“哦，蒙乃尔合金，钛和镍的合金材料！”
刘琅记了下来。
“教授，你说这些合金都是非常坚硬的材料，很难被加工，但这种叶片却是精密到了极致，那就会对加工工艺与加工用的刀具提出了更高的要求，这一点您知道吗？”
刘琅再次问道。
“哈哈，吉米，这种问题可难不住我，好，那我就给简单的说一下这个问题。
在叶片的加工中，叶片加工难点有以下3个方面：铣工艺围带处，叶根的加工，铣拉筋孔………而这些叶片可都是中空的，这种铸造方式难度是非常高的。
中空锻造，那只有失蜡法才可以，而高质量的陶瓷芯是失蜡法铸造的最好内芯材料，它能够在浇铸金属时依然能够保持稳定，在铸件冷却后有能通过化学工艺轻易溶解，在叶片中留下所需要的空气通道。
首先把模具放在在陶土液中旋转，使其均匀包裹住模型的任何部位，这样才能算合格。
然后将模型加入特殊风箱中，在外表喷淋瓷土，形成厚实的外壳，包裹陶土后的铸造模型，再进行风干处理，接着要进行加温，将铸造模型外部包裹的瓷土烧成陶瓷范模，同时，将内部的蜂蜡排出，形成铸造空腔。
最后，生产出的叶片还需要进行X光探伤，每个叶片都要进行多角度探伤，防止出现任何瑕疵。”
虽然克莱尔说得很简单，但都是干货，刘琅牢牢的把这些话都记在心中，这已经涉及到发动机的工艺，属于“不可秘传”的层次。
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克莱尔走到这台巨大发动机前面，指着那风扇的一样的东西。
“你们知道这是什么吗？”
鲍勃看了看没吭声，他当然知道这东西是风扇，飞机的推力就是风扇产生的，第一代喷气式飞机上面就有这样的零部件，但是那种叫做螺旋桨式发动机，显然眼前这台风扇更加精密，叶片密密麻麻光滑如刀，如今的动力系统都是内燃型了，输出功率大得多，强大的气流打在叶片上产生出的推力都能把车给吹飞出去，普通的材料根本就无法承受的住这样的力量，起码在材质上提升了不知多少。
“这应该是飞机的风扇，但是跟普通风扇不同，这应该是涡轮风扇吧！至于其他的，我就不知道了。”
刘琅回答，他不是神仙，没有未卜先知的能力，关于飞机发动机的相关材料他接触的很少，只有在图书馆中看到过一些粗略的资料，没有学过，刘琅同样一无所知。
“不知道了吧，好，那我就给你们两个上一课！
这的确叫做涡轮风扇，由涡桨喷气发动机发展而成，这种涡轮风扇主要特点是首级压缩机的面积大，同时被用作为空气螺旋桨，将部分吸入的空气通过喷射引擎的外围向後推。发动机核心部分空气经过的部分称为内涵道，仅有风扇空气经过的核心机外侧部分称为外涵道。
涡桨发动机的排气速度太低推力有限，因此必需提高喷气发动机的效率。发动机的效率包括热效率和推进效率两个部分，提高燃气在涡轮前的温度和高压压气机的增压比，就可以提高热效率。因为高温、高密度的气体包含的能量要大。”
克莱尔口若悬河，他很高兴，因为难得听到刘琅说自己不会。
“这就是涡轮发动机的原理了！那么这些涡轮风扇一定和以前的螺旋桨风扇有着很大差异了！”
刘琅再次问道。
“那是当然，从涡轮里直喷出来的气流可以把一栋房子吹倒，打在普通钢材上，不出半年就得被打碎………好，今天我就给你们讲一讲这涡轮风扇的构造！”
克莱尔来了兴致，开始讲了起来。
“涡轮叶片在结构上主要由叶冠、叶身、缘板、叶根四部分组成。
这是叶冠，为了提高涡轮效率，常在叶片的上端采用一个类似缘板的叶冠结构。其作用是减小叶尖由叶盆向叶背的漏气，降低二次损失，提高涡轮效率；相邻叶片的叶冠之间的摩擦可以吸收震动能量，起到减振作用；同一级转子叶片的叶冠相互抵紧，可增强叶片的刚性，提高其抗振强度；带冠叶片可以采用对气动性更为有利的薄叶型。目前，常用的叶冠形状主要为平行四边形和锯齿形叶冠。
叶身，其功能主要是实现叶片的气动特性，叶身不同高度的截面形状通过气动设计来选取，周向上相邻叶片的叶身之间构成气流通道，供高温、高压燃气流过并膨胀做功；同时，叶身型面还兼具调整气流方向的功能，保证气流进入排气系统时轴向速度均匀。
缘板，其功能主要是形成独立的气流通道，保证高温燃气不会流入气流通道以外的涡轮盘、密封、支承等其他耐温性较差的部件。缘板介于叶身与叶根之间，一般采取方形结构，上下分别通过过渡段和叶身、叶根连接，同一级转子的叶片缘板组成一个封闭的环形结构。
叶根，其功能主要是连接叶片和轮盘，以便将功率传输到与轮盘相连的转子轴上，叶根靠上、和缘板连接的部分称为伸根。叶根下端，连接涡轮盘的部分一般采用枞树形榫头，其优点有：榫头的周向尺寸较小，可在轮缘上安装较多的叶片，输出功率大；多个齿面传力，承载能力强，安全裕度大；接触面积较大，有利于散热和摩擦减振；间隙配合，受热后能够自由膨胀，可以减小热应力；拆装方便等。”
两人听的非常仔细，鲍勃还从包里拿出纸笔记了下来，这算是克莱尔教授的私货，不是谁都能学得到的。
刘琅当然用不上纸笔，他的大脑就相当于电脑了，鲍勃记得很仔细，但他觉得没什么，克莱尔教授只是介绍了一下构成，相当于名词解释，对于实质没什么大用。
“我看这种叶片非常特殊，结构上与众不同，而且这材料也非常坚韧，这么薄的叶片极速转动很容易发生扭曲的，教授，这台发动机的叶片是怎么制造出来的？”
刘琅假装摸着那锋利的叶片问道。
“你问得很专业，这种叶片是典型的自由曲面零件，加工这类零件时都有一个特点，那就是要薄，但是会产生一个结果，那就是加工时易变形，所以在材质上就要非常严格了，一般说来材质为不锈钢，但这可不是普通的不锈钢，蒙乃尔合金、INCONEL、钛和镍为基础的难加工合金材料！”
克莱尔回答。
“哦，蒙乃尔合金，钛和镍的合金材料！”
刘琅记了下来。
“教授，你说这些合金都是非常坚硬的材料，很难被加工，但这种叶片却是精密到了极致，那就会对加工工艺与加工用的刀具提出了更高的要求，这一点您知道吗？”
刘琅再次问道。
“哈哈，吉米，这种问题可难不住我，好，那我就给简单的说一下这个问题。
在叶片的加工中，叶片加工难点有以下3个方面：铣工艺围带处，叶根的加工，铣拉筋孔………而这些叶片可都是中空的，这种铸造方式难度是非常高的。
中空锻造，那只有失蜡法才可以，而高质量的陶瓷芯是失蜡法铸造的最好内芯材料，它能够在浇铸金属时依然能够保持稳定，在铸件冷却后有能通过化学工艺轻易溶解，在叶片中留下所需要的空气通道。
首先把模具放在在陶土液中旋转，使其均匀包裹住模型的任何部位，这样才能算合格。
然后将模型加入特殊风箱中，在外表喷淋瓷土，形成厚实的外壳，包裹陶土后的铸造模型，再进行风干处理，接着要进行加温，将铸造模型外部包裹的瓷土烧成陶瓷范模，同时，将内部的蜂蜡排出，形成铸造空腔。
最后，生产出的叶片还需要进行X光探伤，每个叶片都要进行多角度探伤，防止出现任何瑕疵。”
虽然克莱尔说得很简单，但都是干货，刘琅牢牢的把这些话都记在心中，这已经涉及到发动机的工艺，属于“不可秘传”的层次。
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