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[分享] 你的空氣、我的隔熱

看板Military標題[分享] 你的空氣、我的隔熱作者
Pegasus170
(魯蛇肥宅台勞+前義務役)
時間推噓19 推:19 噓:0 →:43

又到了週末專案兼管理惡棍的嘴砲時間,今天來嘴砲雷射鑿孔、陶瓷包覆與發動機葉片。

故事是這樣開始的:

本週跟美國的工程師開會,忽然聊到大家畢業後第一個專案,甚至業務部門主管還消遣說整個三小時會議快變成The Big Bang Theory影集的一集了。

美國那個年屆耳順的資深技術總監,提到他在位於俄亥俄州的航空部門的時候,第一個案子是如何在發動機葉片上用雷射鑽孔製造空氣阻熱的研究。那時候還是1980年代,等於說美國早在「冷戰時期」(!)就在投入這個技術的軍事研發及實用化。

這個資深技術總監畢業於跟新竹市長高虹安相同的University of Cincinnati(辛辛那提大學),主修是計算機及數學,那個年代的辛辛那提大學,計算機學門是在數學系之下。而辛辛那提大學的強大機械工程背景,讓他們的計算機學門也沾染了不少關於應用在機械上的色彩,這也是那一帶畢業生都很容易進入航太等重工領域。

到這裡,一堆不是相關領域的人應該很傻眼,我們各式先進戰鬥機上的葉片居然有雷射小孔跟陶瓷包覆?

實際上,這一堆在葉片上,經過數學精密計算及實作測試的微小空洞們,負擔了非常重要隔熱的動作,讓戰鬥機引擎可以負擔更長時間的操作,而且減少材質因為過熱變質的風險;而陶瓷提供了穩定構型來壓制形變的機制。請記好,微型氣膜冷卻孔要在包覆陶瓷材質之前就要做好,還要確保包覆就算在小孔週邊都能有效均質。

而這個技術,在西元2020年正式專利失效:

https://patents.google.com/patent/US6573474B1/en

基本概念就是在葉片切風時,透過設計過(170-250度切角)微小的空隙,讓透過的空氣在另一面形成稀薄的空氣層達到冷卻隔熱的目的,而在鑿完洞之後用陶瓷材料覆蓋葉片更能提高葉片壽命。

這個網頁第一段有通俗的解釋(這家畢竟是賣這種打孔機的公司):
https://hexagon.com/resources/resource-library/aero-engine-turbine-blade-cooling-holes-inspection

https://reurl.cc/nDkVbn

給相關領域大二及以下大專學生看的內容。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169433220327586

https://reurl.cc/dDRrjk

關鍵字用:
turbine blade cooling holes(鑿孔)
thermal barrier coatings(材質包覆膜層)

例如這兩篇:
https://www.caeses.com/blog/2019/turbine-blade-cooling/

https://www.laserfocusworld.com/industrial-laser-solutions/article/14216549/laser-drilling-aids-cool-running-for-gas-turbines

https://reurl.cc/kXm5j9

如果要看中文,請用以下關鍵字組合:
發動機 葉片 氣膜冷卻孔

但是很遺憾的,基本上都是簡體中文。例如這個:
https://www.6parkbbs.com/index.php?app=index&act=view&cid=2196575

從中國的網頁來看,中國是在2014年確實得知這個非對稱鑿孔及陶瓷包覆技術的重要性,然後在2020年專利過期後,進行了非常大量的研究跟實驗,也導致渦扇15發動機有重大的突破。

啊!台灣所有相關領域都死光了嗎?當然不可能,因為都能設計製造這種打孔機了:

https://www.quaser.com/tw/products/detail-55

至於為何很少看到繁體中文相關文章,我認為主要是因為飛機發動機研發都掌握在漢翔、中科院、工研院、空軍手上,並沒有大量民營企業投入整個製造環節。

之前台灣的織女星計劃,我個人認為應該也是在掌握引擎材料及設計的知識,用於未來的各式載人飛機及高性能無人機。

週末專案兼管理惡棍之嘴砲結束。

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幸福的等待

https://i.imgur.com/uzRvqct.jpeg

圖 你的空氣、我的隔熱

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※ PTT留言評論
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https://www.ptt.cc/Military/E.FEOqhJ4bYLJI

kc1345 08/27 04:11提問:請問身為板主發軍武文,硬參雜與內文毫不相

kc1345 08/27 04:11干的台灣政治人物×2的原因?

Pegasus170 08/27 04:19好啦,那我把補充拿掉吧!

※ 編輯: Pegasus170 (70.42.26.251 加拿大), 08/27/2023 04:20:32

Pegasus170 08/27 04:23關於高的部份,我認為很有意義。因為辛辛那提大學

Pegasus170 08/27 04:23的機械工程是相當有實力,而他們的計算機科學合作

Pegasus170 08/27 04:23案經常沾上不少機械工程的色彩,高的雙棲在辛辛那

Pegasus170 08/27 04:23提大學實際上是有其根據的,因為那邊過去就是軍事

Pegasus170 08/27 04:23航太的重鎮。

Pegasus170 08/27 04:24要了解美國軍工產業,你要先知道工廠根附近大學的

Pegasus170 08/27 04:24關係。

kc1345 08/27 04:26高的部份比較中性沒錯但仍然有點冗,當筆風看了~

kc1345 08/27 04:27辛苦了

Pegasus170 08/27 04:57這裡不是政治相關板面,基本上我不太會在這裡去評

Pegasus170 08/27 04:57論現役政治人物。

Pegasus170 08/27 04:57會提到也是因為高真的示範了辛辛那提大學這學校的

Pegasus170 08/27 04:57理工特色。

Pegasus170 08/27 04:58「當機械與材料遇上了計算機」

wistful96 08/27 07:21

qsgjnmvb 08/27 07:36航發領域美國領先世界30年不是假的

eemail 08/27 08:21google上打渦輪葉片冷卻就有一堆可參考

Pegasus170 08/27 08:26是呀…幾乎都是簡體中文,繁體論文我只看到屏東科

Pegasus170 08/27 08:26技大學有一篇,但是那個是早在1980年代就知道的技

Pegasus170 08/27 08:26術:孔要打高斜角。

Pegasus170 08/27 08:28而且孔的形狀、分佈、孔徑、角度、表面處理、為何

Pegasus170 08/27 08:28要用雷射,這些只能不斷模擬跟做成品測試。

Pegasus170 08/27 08:29我本文就有關鍵字給各位搜尋了!

jouyahoo 08/27 08:55天佑烏克蘭

a1305168 08/27 09:27台電有在做葉片再生,將舊的葉片檢查重新coating

a1305168 08/27 09:29IWZLBiHs-RL

Pegasus170 08/27 10:10為什麼是台電在做?XD我以為這是漢翔跟中科院的事

Pegasus170 08/27 10:10

lchcoding 08/27 10:48推!好像熟悉又遙遠的領域

howareuuu 08/27 10:50

pineapple19708/27 10:51台電發電機是渦輪機啊,而且二十四小時不停的操

qsgjnmvb 08/27 11:02發電機成本高所以修久了自然成專家

edison 08/27 11:04以前coding的經驗是直接看原文資料,在台灣算冷門的

edison 08/27 11:05發動機相關,應該不會有中文翻譯的

thigefe 08/27 11:15台電這種大型複循環燃氣渦輪,中科和漢翔是沒有維護

thigefe 08/27 11:15能力的,漢翔近期玩過最大顆的不過CF6

thigefe 08/27 11:19台電這玩法也只能用在自己的渦輪機上,沒原廠認證,

thigefe 08/27 11:19無法用在航空業,也很難推銷給外國客戶

metalj 08/27 11:22葉片是重中之重,不過一般人常想到,家裡電風扇就有

metalj 08/27 11:22的東西,有什麼好機密的。

metalj 08/27 11:24台電頂多在大修修補葉片吧

Pegasus170 08/27 11:25葉片機密可大哩!除了這是原廠噱客戶的重頭戲之外

Pegasus170 08/27 11:25,也是材料與機械工程科技的結晶。

ckbling 08/27 12:27台電手上有不少gas turbine 所以有經濟規模吧XD 而

ckbling 08/27 12:27且以後會更多

kishiwada 08/27 12:43

wadeawp 08/27 13:12台電應該是綜合研究所在做吧?

q0000hcc 08/27 15:24修久變專家 跟yamaha一樣嗎

chyx741021 08/27 15:37最近漢翔有拿到LM2500商用版的維修合約,因為台電

chyx741021 08/27 15:37也要用這款發動機

fantasyhorse08/27 16:01不要拿家裡電風扇來比好好不好...

Wangsl 08/27 16:05LM2500就從CF6衍生出來的啊

momotea 08/27 18:41大大的文每次看都有學到東西

weimr 08/27 21:34

kuroro94 08/27 22:41熱心分享 推推

Pegasus170 08/28 00:05台電根據前面a1305168大所提供的水管新聞影片,應

Pegasus170 08/28 00:05該就是是台電綜合研究所在做。

h73o1012 08/28 12:01原來除了空蝕氣泡還有自己穿孔

※ 編輯: Pegasus170 (209.195.85.173 加拿大), 08/29/2023 14:53:07