风扇叶片
蔡司航空航天解决方案

风扇叶片

提高效率

风扇叶片通常产生发动机推力的90%,因此对喷气发动机的性能和效率至关重要。然而,风扇叶片的巨大尺寸、独特的几何形状以及制造过程中使用的各种材料都给测量和检测带来了挑战。前缘和翼面形状(弯曲、扭曲和厚度)的不准确会降低发动机的效率和推力。

在风扇叶片的整个产品生命周期内,都需要进行高精度和可重复的测量,以确保发动机达到最佳性能。

蔡司金属和复合材料风扇叶片解决方案贯穿整个生产过程

多年来,风扇叶片发生了很大变化,旅客很容易辨认出来。从微小的“拍板”设计到现在的现代复合材料叶片,它们的主要用途仍然是在起飞、巡航和着陆时产生推力。这些叶片对发动机的效率至关重要,因为它们能最有效地推动空气绕过旁路。机翼的设计,包括弓形、扫掠、扭转和倾斜,均经过准确设计,需要如蔡司提供的高质量工具。

金属风扇叶片

喷气发动机的首选制造方法

自喷气发动机诞生以来,主要由铝和钛制成的金属风扇叶片一直是喷气发动机的首选制造方法。叶片设计的复杂性挑战了制造方法的极限。随着时间的推移,叶片已从简单的几何形状和实心材料发展到具有空心或蜂窝结构的三维扫掠翼面。随着这些叶片的发展,每台发动机的叶片数量减少了,而叶片的尺寸和生产成本却增加了。

金属风扇叶片的质量关和解决方案

金属风扇叶片

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  • 锻造工艺

    锻造工艺

    蔡司先进的解决方案和分析大大提高了传统锻造工艺的水平,有可能最终提高生产率和首次准确率。

    挑战
    锻造模具对于风扇叶片的生产至关重要。蔡司技术确保模具和随后的叶片符合要求。

    我们的解决方案
    蔡司技术擅长以二维和三维数字化方式捕捉和分析叶片的一致性以及模具的寿命和磨损情况,从而提供宝贵的见解。

  • 翼型边缘精加工

    翼型边缘精加工

    翼型边缘精加工过程包括将锻造机翼(通常具有“方形边缘”)的前缘和后缘加工成最终形状。在这一阶段,通常还要检查蜂窝结构或腹板结构的叶片内腔,以确保其完整性。

    挑战
    由于扭曲、倾斜和边缘形状的组合,测量和检测任务的要求非常高。与叶片的尺寸相比,测量边缘上微小特征的影响具有挑战性。此外,叶片的尺寸和材料特性也对内部特征检测提出了很高的要求。

    我们的解决方案

    • 以二维和三维数字化方式捕捉和分析整个机翼的一致性,包括复杂的边缘。
    • 蔡司解决方案以高分辨率和高精度测量分析边缘:规则半径、椭圆形等。
    • 蔡司提供用于检查内部结构的CT解决方案。
  • 叶根/叶尖加工

    叶根/叶尖加工

    最后的加工可确保部件适合其最终用途。齿顶间隙对于气体泄漏到机匣和叶根形状与风扇盘的准确拟合至关重要。

    挑战
    部件的整体尺寸有时超过1.5米,再加上叶根形状的公差很小,因此需要选择合适的技术、探头或传感器。

    我们的解决方案
    以多功能性著称的蔡司解决方案具有互补性,可与触觉三坐标测量机或ATOS ScanBox有效配合使用,为手头的工作提供一套全面的工具。

  • 最终验证

    最终验证

    AS9102或AS13003等法规和原始设备制造商的要求全面而严格,亟需我们关注和遵守。

    挑战
    风扇叶片通常被认为是关键部件,因为如果在使用中出现故障,会对其造成影响;因此,证明适航性的验证要求是发动机中最苛刻的。

    我们的解决方案

    • 高精度触觉、光学和显微镜解决方案,可满足需要验证的数千种特性。
    • 蔡司质量套件有助于高效汇编结果。
    • 蔡司INSPECT Airfoil等专用软件可以有效地鉴定部件图或其他标准上的每个特征。

复合材料风扇叶片

风扇叶片设计的演变

复合材料风扇叶片的开发代表了风扇叶片设计的发展。这些叶片具有更好的材料特性,由于重量减轻,通常可以大得多。然而,这种发展直到最近才变得可行,因为无论手工操作还是其他方式,制造过程都需要很高的技能,这涉及到高昂的成本和自动化过程的广泛开发。尽管如此,高性能的叶片还是在先进的喷气发动机中得到了广泛应用。

复合材料风扇叶片的质量关和解决方案

复合材料风扇叶片

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  • 碳纤维层叠和装饰

    碳纤维层叠和装饰

    现代制造技术必须与现代分析方法保持一致。碳纤维风扇叶片的生产涉及劳动密集型工艺,主要依靠准确的成形工具和层压模具来实现关键形状。

    挑战
    定期检查成形模工具磨损情况至关重要。这是保持叶片和机翼整体形状的关键。

    我们的解决方案
    蔡司技术非常适合以二维和三维数字化方式捕捉和分析模具的一致性、寿命和磨损情况。

  • 树脂注入和固化

    树脂注入和固化

    纤维铺设完成后,添加树脂以提供刚度,然后将部件固化成最终的机翼形状。

    挑战
    最终部件在成形、注塑或塑形过程中自然发生变化。

    我们的解决方案
    蔡司技术擅长以二维和三维数字化方式捕捉和分析与工具中部件的一致性。这一过程有助于了解和实施长期改进措施。

  • 精加工

    精加工

    叶根和叶尖的精加工对于实现最佳性能和功能至关重要。叶根形状的公差要求很小,以确保与圆盘的出色匹配,而叶尖的尺寸对于防止叶片和机匣之间的气体泄漏至关重要。这种泄漏会导致发动机性能低下。

    挑战
    由于部件的整体尺寸通常超过1.5米,而且叶根形状的公差很小,因此需要仔细选择合适的技术、探头或传感器。

    我们的解决方案
    蔡司技术非常适合以二维和三维数字化方式捕捉和分析部件在工具中和出模时的一致性,以了解工艺,从而进行长期改进。

  • 金属前缘

    金属前缘

    金属前缘堪称杰作。其由一块自由形状的几何体组成,并与主碳叶片小心地粘合在一起。

    挑战
    验证金属边缘复杂的外部和内部形状既耗时又昂贵,通常需要专用夹具。

    我们的解决方案

    • 蔡司光学技术可以测量外部形状和外形,由于具有虚拟装夹等功能,因此无需硬夹具。
    • 为提高效率而设计的蔡司触觉技术能以高精度验证特征,确保可靠的验证过程。
  • 最终验证

    最终验证

    遵守AS9102和AS13003等法规和OEM要求对于确保全面合规和高标准至关重要。

    挑战
    风扇叶片通常十分关键,因为如果在使用中出现故障,会对其造成影响;因此,证明适航性的验证要求是发动机中最苛刻的。

    我们的解决方案

    • 高精度触觉、光学和显微镜解决方案可满足验证所需的众多基本特征。
    • 蔡司质量套件可对结果进行有价值的汇编。
    • 蔡司INSPECT Airfoil等专用软件可以对部件图或其他标准上的每个特征进行有效鉴定。

风扇叶片的质量控制

维护、修理和大修(MRO)
维护、修理和大修(MRO)

维护、修理和大修(MRO)

经济高效地提高风扇叶片的效率

在产品的整个生命周期中,管理维护和维修成本至关重要。让风扇叶片恢复运转,时间是关键。现在,原始设备制造商比以往任何时候都更需要高速测量系统和软件,以便及时预测维修需求、故障和大修。

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