[分享] 你的空氣、我的隔熱
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
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
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
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。
--
幸福的等待
https://i.imgur.com/uzRvqct.jpeg
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提問:請問身為板主發軍武文,硬參雜與內文毫不相
干的台灣政治人物×2的原因?
好啦,那我把補充拿掉吧!
關於高的部份,我認為很有意義。因為辛辛那提大學
的機械工程是相當有實力,而他們的計算機科學合作
案經常沾上不少機械工程的色彩,高的雙棲在辛辛那
提大學實際上是有其根據的,因為那邊過去就是軍事
航太的重鎮。
要了解美國軍工產業,你要先知道工廠根附近大學的
關係。
高的部份比較中性沒錯但仍然有點冗,當筆風看了~
辛苦了
這裡不是政治相關板面,基本上我不太會在這裡去評
論現役政治人物。
會提到也是因為高真的示範了辛辛那提大學這學校的
理工特色。
「當機械與材料遇上了計算機」
推
航發領域美國領先世界30年不是假的
google上打渦輪葉片冷卻就有一堆可參考
是呀…幾乎都是簡體中文,繁體論文我只看到屏東科
技大學有一篇,但是那個是早在1980年代就知道的技
術:孔要打高斜角。
而且孔的形狀、分佈、孔徑、角度、表面處理、為何
要用雷射,這些只能不斷模擬跟做成品測試。
我本文就有關鍵字給各位搜尋了!
天佑烏克蘭
台電有在做葉片再生,將舊的葉片檢查重新coating
IWZLBiHs-RL
為什麼是台電在做?XD我以為這是漢翔跟中科院的事
!
推!好像熟悉又遙遠的領域
推
台電發電機是渦輪機啊,而且二十四小時不停的操
發電機成本高所以修久了自然成專家
以前coding的經驗是直接看原文資料,在台灣算冷門的
發動機相關,應該不會有中文翻譯的
台電這種大型複循環燃氣渦輪,中科和漢翔是沒有維護
能力的,漢翔近期玩過最大顆的不過CF6
台電這玩法也只能用在自己的渦輪機上,沒原廠認證,
無法用在航空業,也很難推銷給外國客戶
葉片是重中之重,不過一般人常想到,家裡電風扇就有
的東西,有什麼好機密的。
台電頂多在大修修補葉片吧
葉片機密可大哩!除了這是原廠噱客戶的重頭戲之外
,也是材料與機械工程科技的結晶。
台電手上有不少gas turbine 所以有經濟規模吧XD 而
且以後會更多
推
台電應該是綜合研究所在做吧?
修久變專家 跟yamaha一樣嗎
最近漢翔有拿到LM2500商用版的維修合約,因為台電
也要用這款發動機
不要拿家裡電風扇來比好好不好...
LM2500就從CF6衍生出來的啊
大大的文每次看都有學到東西
推
熱心分享 推推
台電根據前面a1305168大所提供的水管新聞影片,應
該就是是台電綜合研究所在做。
原來除了空蝕氣泡還有自己穿孔
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Re: [新聞] 解放軍機都有「心臟病」? 專家 : 技術落, : 多繞台是好事,一是國際視聽有利於台灣,二是不知不覺消耗中共軍機壽命。 : 最好烏克蘭這次把俄羅斯的發動機工廠都炸光,看到時候中共去哪買軍機的發動機! 中國的發動機其實有能力自製 不過因為他們先天的工業基礎就很薄弱34
[分享] 美國民間廠商成功測試渦輪衝壓引擎如題啦 有一家總部位在亞特蘭大的公司叫做Hermeus 上個禮拜成功讓他們自製的渦輪衝壓引擎(Turboramjet) 達到很理想的測試性能 這個引擎稱作TBCC24
Re: [新聞] 空軍揭露下一代主力戰機研發眾所皆知, 飛機發動機難造, 戰鬥機發動機尤其難造, 而其中的扇葉更是外星黑科技的難造, 最近剛好看到一篇影片, 說明這玩意有多變態:X
Re: [新聞] 俄烏戰爭削弱中國軍力?發動機短缺 軍事我先列一下,解放軍主力武器中使用俄製 發動機的清單 1,Su30/Su35 2,J11A/B 3,J10A/BX
Fw: [情報] 引擎原理學問大 國機國造傲視全球作者: Reewalker (報告饅頭班長不夠) 看板: Military 標題: [情報] 引擎原理學問大 國機國造傲視全球 時間: Sun Dec 26 20:11:32 2021 原文來源:4
Re: [問卦] 飛機的渦輪484在掩蓋反重力裝置?發動機分為 壓縮段:葉片轉動空氣 像壓縮機這樣壓縮空氣 壓力由低到高 溫度也在上升 燃燒段:接壓縮段最高壓力開始放油燃燒 壓力開始下降 溫度最高 因為壓力下降了 所以回不去壓縮段 渦輪段:接燃燒段被高壓高溫氣體推動渦輪葉片 帶動中間大軸 將動力傳達到前面壓縮段葉片壓縮空氣 : 2.好好渦輪不用,怎麼可能外掛風扇後效率更好3
Re: [問卦] 飛機的渦輪484在掩蓋反重力裝置?餓死抬頭 gas turbine分為壓縮段燃燒室與渦輪 壓縮段與渦輪段都是由特殊合金構成的特別的角度的動定葉片組成 就類似吹電風扇啦
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