葉片內部通道不能切開,能調整的只剩二十六個葉尖出氣孔。
最直接的辦法是擴大尾緣附近孔徑,讓更多冷氣流向高溫區。但出氣孔不是二十六根互不相干的吸管。某一隻孔阻力降低,整個蛇形通道的壓力分佈都會變化,前方孔的流量也會跟著減少。
林浩按穩態流量做出第一組孔徑方案。尾緣六孔各擴大零點零三毫米,中段四孔縮小零點零二毫米。靜止臺架上,葉尖各區流量非常均勻;裝到高速轉臂後,尾緣溫度降得太快,竟比標準葉片低十六度,而前緣溫度升高了九度。
“冷過頭也不行?”陳大川問。
沈崢點頭:“溫度不是越低越好。葉片各區冷熱差太大,熱應力會比平均高溫更危險。”
單晶材料沒有普通金屬晶界,卻仍怕區域性溫度梯度。葉尖一邊冷一邊熱,每次啟停都像反覆掰動同一個位置。
周野把二十六個孔的作用分成兩部分:孔徑決定平均流量,孔口方向決定冷卻膜貼在哪裡。繼續只改大小,會讓通道壓力跟著大幅變化;若保持有效面積,微調孔軸方向,就能把同樣的冷氣送向更需要的位置。
葉尖孔直徑不到一毫米,軸線偏兩度,出口冷氣在葉面上的覆蓋位置就會移動數毫米。加工角度必須精確,還不能破壞表面隔熱塗層。
梁師傅做了一隻五軸雷射修孔夾具。它不直接擴大整個孔,而是在孔口一側去掉極薄材料,形成不對稱擴張段。孔的最小截面積基本不變,出口氣流卻會朝目標方向偏轉。
夾具上增加了兩套互相垂直的視覺測量。第一套鎖定葉片基準,第二套沿孔軸觀察燒蝕輪廓。雷射每工作一次就暫停複測,單次材料去除量不超過兩微米。葉片昂貴不是謹慎的唯一理由,更重要的是孔一旦偏過目標方向,無法再把已經去掉的合金補回來。
“像給風安個小舵。”林浩說。
“舵只有半粒芝麻大。”梁師傅補充,“手抖一下,船就開隔壁去了。”
為確定每隻小舵的方向,周野把高速轉臂溫度資料反算成冷卻膜覆蓋圖。葉片每旋轉一圈,氣流受到的側向力都在變化,二十六股射流還會相互卷吸。單獨調一隻孔時效果明顯,連續調六隻後,氣流可能合併成一條過強冷帶。
系統提供了旋轉流場的重構方案。
【可重構目標:一級單晶動葉葉尖定向冷卻孔】
【目標數量:三片葉片】
【方案核心:等面積偏轉孔與旋轉流量再分配】
【預計消耗重構點:】
周野確認。
【重構完成】
【剩餘重構點:】
九號葉片二十六隻孔並非全部修改。靠近尾緣的五隻向高溫空帶偏轉一點六到二點三度,中段三隻反向偏轉零點八度,用來平滑兩區之間的溫度梯度。另兩片臨界葉片根據各自通道偏差採用不同組合。
修孔後的三片葉片全部接受微焦點射線檢查。孔口擴張段與原孔連續,沒有雷射重熔形成的凸起,也沒有與內部通道意外打通。隨後進行三倍工作壓差吹氣,任何一隻孔的有效面積變化都不超過百分之零點五。
第一輪高速試驗,九號葉尖最大溫差從四十五度降到十三度,前後緣之間仍有一道七度臺階。
周野沒有再擴大尾緣覆蓋,而是把中間一隻孔的偏轉角從一點二度降到零點九度。氣流不再與旁邊射流過早合併,七度臺階縮到三度。
高速轉臂從一千轉升到三千轉,再快速降回一千轉。九號葉片的總冷卻流量始終保持原值,葉尖各區溫差不超過六度。經過五十次冷熱迴圈,孔口沒有裂紋,隔熱塗層也未剝落。
三片葉片裝回轉子後,配重需要重新複核。孔口去掉的材料微乎其微,可三千轉下任何質量變化都不能靠“應該沒事”判斷。稱重和力矩測量顯示,最大質量差只有零點零四克,透過葉根補償片完成平衡。
整機準備點火前,檢測人員在九號葉片表面發現一條顏色略深的細線。滲透探傷沒有裂紋,塗層厚度也正常;熱成像卻顯示,那條線的發射率與周圍不同。
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