基于DfAM全新開發(fā)的微型渦噴發(fā)動機
案例概括
安世亞太聯(lián)合深圳意動航空科技有限公司成功開發(fā)了兩款全3D打印微型渦噴發(fā)動機,10kg級推力的NK-10和50kg級推力的NK-50。2018年已完成1200℃以上超溫試驗,各項指標滿足設(shè)計要求,試驗中最高轉(zhuǎn)速高于14萬rpm,為全3D打印旋轉(zhuǎn)渦輪高溫點火實驗。
項目挑戰(zhàn)
航空發(fā)動機工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速環(huán)境下,既要保證安全性、可靠性,又要具備優(yōu)良的結(jié)構(gòu)效率,這就需要依賴氣動和結(jié)構(gòu)完整性分析。結(jié)構(gòu)完整性分析的作用和宗旨在于優(yōu)化發(fā)動機結(jié)構(gòu)、保證各部件的可靠性要求,提高發(fā)動機效率及使用壽命。
微型渦噴發(fā)動機的狀況相比內(nèi)燃機在市場價格上燃氣渦噴發(fā)動機幾乎是內(nèi)燃機的4倍以上。
一般地,燃燒室出口溫度每提高100K,燃氣輪機功率約增加20%~40%,效率約提高2%~5%,而耐高溫材料是燃氣渦輪的瓶頸。
解決方案
1.在多處關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計方面融入了增材設(shè)計的概念,能降低產(chǎn)品重量,增加部分結(jié)構(gòu)件強度。成本會比同類產(chǎn)品有顯著下降,是滿足先進低成本微小型空中武器系統(tǒng)推進動力和車船混合動力以及增程動力需求的先進動力裝置。
2.將全面采用亞表面孔狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)和表面紋理設(shè)計,有效減少材料浪費;有效減輕結(jié)構(gòu)重量;有效降低應(yīng)力集中;有效增強傳熱品質(zhì);有效提高產(chǎn)品性能;有效提升產(chǎn)品的可靠性和使用壽命,有效降低加工成本和維護成本。
3.先進的內(nèi)外冷卻技術(shù)可以使構(gòu)件在高于自身材料熔點400多度的工作環(huán)境下正常工作。
用戶評價
應(yīng)用先進的增材設(shè)計制造技術(shù),實現(xiàn)在投資少,風(fēng)險小,見效快,成本低的基礎(chǔ)上快速建立有市場競爭力的先進微型渦輪研制,可達到:燃油效率:提高20%以上;壽命: 延長30%以上;環(huán)保: 超低NOx排放;成本: 生產(chǎn)和維護降低30%以上;交付: 周期縮短30%以上。