Was ist das neueste Turbofan-Triebwerk, das Stahl für seine Bypass-Lüfterblätter verwendete?

Ich konnte keine Motoren finden, die Stahl für den Bypass-Lüfter verwenden. Alle Quellen deuten darauf hin, dass Ti und Verbundwerkstoffe für die Blattkonstruktion verwendet werden. Abgesehen vom Gewicht könnte Stahl dies teilweise ausgleichen, indem er eine dünnere Klinge, Kosten/Einfachheit der Konstruktion und mehr Widerstandsfähigkeit gegen Fremdkörper bietet.

Der Grund, warum ich frage, ist, dass ich versuche, einen großen Impeller (800 mm) zu entwerfen, der so billig wie möglich herzustellen ist, indem ich ein dünnes Edelstahlblech für das Flügelmaterial verwende. Das zugeschnittene Blatt wird in eine Form gepresst, um die entworfene AoA über die Blattlänge zu erreichen, und dann wird ein 3D-gedrucktes Schaufelblatt darüber gleiten.

Keine dieser Aussagen wird durch Beweise gestützt. Stahl bietet keine bessere Volumenfestigkeit, ist aber erheblich schwerer als Titan. Die einfache Konstruktion ist marginal, da es die Form ist, die die Dinge hart macht, nicht die Bearbeitungseigenschaften des Materials. Was die Beständigkeit gegenüber Fremdmaterial betrifft, ist Stahl wahrscheinlich am schlechtesten. Bei den Kosten spielen die Entwicklungskosten eine große Rolle, die Materialkosten sind verhandelbar. Machen Sie sich an Ihr Design und stellen Sie sicher, dass Mathematik und Physik stimmen, sodass es zumindest sicher ist, selbst wenn es schwer und ineffizient ist.
Die Unternehmen, die diese Art von Motor kaufen, kümmern sich nicht um die Herstellungskosten – sie kümmern sich um die Gesamtbetriebskosten. Es spielt keine Rolle, ob Ihr "billiger" Lüfter nur halb so teuer ist wie die Konkurrenz, wenn der Motor 10 % mehr Kraftstoff verbraucht. Für eine Fluggesellschaft, die pro Jahr zig Millionen für Treibstoff ausgibt, sind sogar 2 % Einsparung eine enorme Summe.
Ich bin gespannt, wie Sie genug Festigkeit erreichen, indem Sie im Grunde eine Holm- + Tragflächenkonfiguration verwenden, wenn Sie den Holm aus Blech herstellen. Oder wird das 3D-gedruckte Teil tragend sein?
Und aus echter Neugier: Wie sieht Ihre Kostenschätzung für den 3D-Druck Ihrer Schaufeln im Vergleich zum Fräsen einzelner Schaufeln aus?
@ CatchAsCatchCan Es ist ein elektrischer Impeller, der nicht für kommerzielle Zwecke bestimmt ist. Die Reduzierung in Prozentpunkten des Wirkungsgrades fällt bei so geringer Reichweite ohnehin nicht so ins Gewicht.
@Sanchises Ich lerne, während ich gehe, aber die Stahlklinge wird nicht flach sein. Es wird in eine ähnliche Form gepresst, wie sie bei modernen High-Bypass-Lüftern zu sehen ist, wodurch die Tragfähigkeit im Vergleich zu einem einfachen Stahlblech erheblich erhöht wird. Das zusätzliche Gewicht der Klinge von +/- 40 % im Vergleich zu Ti ist ein Nachteil. Die Spitzengeschwindigkeit zur Erzeugung des moderaten Schubs, den ich benötige, wird jedoch mit viel geringeren Zentrifugalkräften einhergehen, mit denen die schwerere Stahlklinge umgehen kann. Das 3D-gedruckte Tragflächenprofil ist nicht tragend und wird aus einem weicheren Material wie TPU gedruckt.
@Sanchises Die Kosten für die Bearbeitung einer ähnlichen Klinge aus 7075-Aluminium würden 100 auf Lager und wahrscheinlich 300 pro Klinge auf einer 6-Achsen-CNC kosten. Das Stahlblech wäre etwa 5 mit Schneiden auf einem Plasmaschneider bei etwa 10 $ pro Klinge. Es könnte auch auf einer Hobbymaschine mit einer Schneidspindel für schnelles Prototyping geschnitten werden.

Antworten (1)

Die Dicke des Lüfterflügels wird nicht nur durch die strukturellen Anforderungen definiert, sondern eher aus aerodynamischen Gründen, sodass sich die Geometrie des Flügels je nach verwendetem Material nicht wesentlich ändert. Die meisten verwendeten metallischen Klingen sind hohl.

Der Preis der Klinge ist bei modernen Motoren ziemlich irrelevant. Wenn Sie das Gewicht des Lüfters um 10 % für den doppelten Preis verringern können, werden Sie dies tun, da dies eine erhebliche Kraftstoffeinsparung über die Lebensdauer des Motors gewährleistet. Daher sehe ich keinen Vorteil darin, Stahl gegenüber Titan für ein Lüfterblatt zu verwenden.

Wenn ich mir andere Kommentare ansehe, verstehe ich, dass es für das Prototyping gedacht ist und billig bleiben muss. Ich würde dann empfehlen, den Kern mit 3D-gedrucktem Material zu bauen, das Ihnen die Tragflächenform für die Aerodynamik gibt, und ihn dann mit Metallblechen zu umschließen, um eine Sandwich-ähnliche Struktur zu erhalten. Dies könnte die Steifigkeit und Festigkeit ohne viel zusätzliches Gewicht stark erhöhen.

Was ist das neueste Turbofan-Triebwerk, das Stahl für seine Bypass-Lüfterblätter verwendete?
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