Расширение границ мастерства: достижение максимальной аэродинамической эффективности лопастей благодаря сверхточной обработке и роботизированной полировке 

Дата: 29 августа 2024 года

По мере того как стремление к повышению эффективности двигателей вступает в эпоху тщательного внимания к деталям, шероховатость поверхности и точность контуров лопаток компрессора становятся критическими факторами, влияющими на общую эффективность системы. Компания Коллинз Аэроспейс недавно представила свою полностью автоматизированную адаптивную роботизированную систему полировки, позволяющую достичь точности поверхности лопаток на уровне «зеркальной гладкости» ниже Ra 0,1 микрометра.

Лопатки компрессора имеют исключительно сложную аэродинамическую геометрию, состоящую из замысловатых трехмерных поверхностей с изгибами и кривыми. Даже отклонения на уровне микрометров или мельчайшие узоры на поверхности могут вызвать отрыв потока, увеличивая потери потока. Традиционная ручная полировка в значительной степени зависит от опыта техника, что затрудняет обеспечение стабильности результатов. Новая технология объединяет онлайн-измерение с помощью 3D-сканирования, планирование траектории с помощью искусственного интеллекта и робототехнику с контролем силы. Гибкая полировальная головка на конце манипулятора робота, управляемая алгоритмами искусственного интеллекта, постоянно сравнивает измеренные данные с теоретическими моделями. Она автономно регулирует давление, угол и траекторию полирования, чтобы адаптивно удалять материал до достижения идеального аэродинамического профиля и сверхгладкой поверхности.

Эта технология не только значительно повышает аэродинамическую эффективность лопаток на измеримый процент, но и существенно улучшает стабильность производства и однородность продукции. В настоящее время эта система используется для окончательной обработки критически важных лопаток на последних этапах производства высоконапорного компрессора двигателя LEAP компании CFM Международный и означает глубокий сдвиг в производстве лопаток — от простого «формирования» к достижению «аэродинамического совершенства». Она является примером глубокой интеграции передовых производственных технологий с аэродинамикой.