風扇葉片
蔡司航空航太解決方案

風扇葉片

提高效率

風扇葉片通常產生引擎推力的90%,因此對噴氣引擎的性能和效率至關重要。然而,風扇葉片的巨大尺寸、獨特的幾何形狀以及製造過程中使用的各種材料都給測量和檢測帶來了挑戰。前緣和翼面形狀(彎曲、扭曲和厚度)的不準確會降低引擎的效率和推力。

在風扇葉片的整個產品生命週期內,都需要進行高精度和可重複的測量,以確保引擎達到最佳性能。

蔡司金屬和複合材料風扇葉片解決方案貫穿整個生產過程

多年來,風扇葉片發生了很大變化,旅客很容易辨認出來。從微小的「拍板」設計到現在的現代複合材料葉片,它們的主要用途仍然是在起飛、巡航和著陸時產生推力。這些葉片對引擎的效率至關重要,因為它們能最有效地推動空氣繞過旁路。機翼的設計,包括弓形、掃掠、扭轉和傾斜,均經過準確設計,需要如蔡司提供的高品質工具。

金屬風扇葉片

噴氣引擎的首選製造方法

自噴氣引擎誕生以來,主要由鋁和鈦製成的金屬風扇葉片一直是噴氣引擎的首選製造方法。葉片設計的複雜性挑戰了製造方法的極限。隨著時間的推移,葉片已從簡單的幾何形狀和實心材料發展到具有空心或蜂窩結構的3D掃掠翼面。隨著這些葉片的發展,每台引擎的葉片數量減少了,而葉片的尺寸和生產成本卻增加了。

金屬風扇葉片的品質關和解決方案

金屬風扇葉片

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  • 鍛造工藝

    鍛造工藝

    蔡司先進的解決方案和分析大大提高了傳統鍛造工藝的水準,有可能最終提高生產率和首次準確率。

    挑戰
    鍛造模具對於風扇葉片的生產至關重要。蔡司技術確保模具和隨後的葉片符合要求。

    我們的解決方案
    蔡司技術擅長以2D和3D數位化方式捕捉和分析葉片的一致性以及模具的壽命和磨損情況,從而提供寶貴的見解。

  • 翼型邊緣精加工

    翼型邊緣精加工

    翼型邊緣精加工過程包括將鍛造機翼(通常具有「方形邊緣」)的前緣和後緣加工成最終形狀。在這一階段,通常還要檢查蜂窩結構或腹板結構的葉片內腔,以確保其完整性。

    挑戰
    由於扭曲、傾斜和邊緣形狀的組合,測量和檢測任務的要求非常高。與葉片的尺寸相比,測量邊緣上微小特徵的影響具有挑戰性。此外,葉片的尺寸和材料特性也對內部特徵檢測提出了很高的要求。

    我們的解決方案

    • 以2D和3D數位化方式捕捉和分析整個機翼的一致性,包括複雜的邊緣。
    • 蔡司解決方案以高解析度和高精度測量分析邊緣:規則半徑、橢圓形等。
    • 蔡司提供用於檢查內部結構的CT解決方案。
  • 葉根/葉尖加工

    葉根/葉尖加工

    最後的加工可確保部件適合其最終用途。齒頂間隙對於氣體洩漏到機匣和葉根形狀與風扇盤的準確擬合至關重要。

    挑戰
    部件的整體尺寸有時超過1.5米,再加上葉根形狀的公差很小,因此需要選擇合適的技術、探頭或感測器。

    我們的解決方案
    以多功能性著稱的蔡司解決方案具有互補性,可與觸覺三次元量測儀或ATOS ScanBox有效配合使用,為手頭的工作提供一套全面的工具。

  • 最終驗證

    最終驗證

    AS9102或AS13003等法規和原始設備製造商的要求全面而嚴格,亟需我們關注和遵守。

    挑戰
    風扇葉片通常被認為是關鍵部件,因為如果在使用中出現故障,會對其造成影響;因此,證明適航性的驗證要求是引擎中最苛刻的。

    我們的解決方案

    • 高精度觸覺、光學和顯微鏡解決方案,可滿足需要驗證的數千種特性。
    • 蔡司Quality Suite有助於高效彙編結果。
    • 蔡司INSPECT Airfoil等專用軟體可以有效地鑒定部件圖或其他標準上的每個特徵。

複合材料風扇葉片

風扇葉片設計的演變

複合材料風扇葉片的開發代表了風扇葉片設計的發展。這些葉片具有更好的材料特性,由於重量減輕,通常可以大得多。然而,這種發展直到最近才變得可行,因為無論手工操作還是其他方式,製造過程都需要很高的技能,這涉及到高昂的成本和自動化過程的廣泛開發。儘管如此,高性能的葉片還是在先進的噴氣引擎中得到了廣泛應用。

複合材料風扇葉片的品質關和解決方案

複合材料風扇葉片

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  • 碳纖維層疊和裝飾

    碳纖維層疊和裝飾

    現代製造技術必須與現代分析方法保持一致。碳纖維風扇葉片的生產涉及勞動密集型工藝,主要依靠準確的成形工具和層壓模具來實現關鍵形狀。

    挑戰
    定期檢查成形模工具磨損情況至關重要。這是保持葉片和機翼整體形狀的關鍵。

    我們的解決方案
    蔡司技術非常適合以2D和3D數位化方式捕捉和分析模具的一致性、壽命和磨損情況。

  • 樹脂注入和固化

    樹脂注入和固化

    纖維鋪設完成後,添加樹脂以提供剛度,然後將部件固化成最終的機翼形狀。

    挑戰
    最終部件在成形、注塑或塑形過程中自然發生變化。

    我們的解決方案
    蔡司技術擅長以2D和3D數位化方式捕捉和分析與工具中部件的一致性。這一過程有助於瞭解和實施長期改進措施。

  • 精加工

    精加工

    葉根和葉尖的精加工對於實現最佳性能和功能至關重要。葉根形狀的公差要求很小,以確保與圓盤的出色匹配,而葉尖的尺寸對於防止葉片和機匣之間的氣體洩漏至關重要。這種洩漏會導致引擎性能低下。

    挑戰
    由於部件的整體尺寸通常超過1.5米,而且葉根形狀的公差很小,因此需要仔細選擇合適的技術、探頭或感測器。

    我們的解決方案
    蔡司技術非常適合以2D和3D數位化方式捕捉和分析部件在工具中和出模時的一致性,以瞭解工藝,從而進行長期改進。

  • 金屬前緣

    金屬前緣

    金屬前緣堪稱傑作。其由一塊自由形狀的幾何體組成,並與主碳葉片小心地粘合在一起。

    挑戰
    驗證金屬邊緣複雜的外部和內部形狀既耗時又昂貴,通常需要專用夾具。

    我們的解決方案

    • 蔡司光學技術可以測量外部形狀和外形,由於具有虛擬裝夾等功能,因此無需硬夾具。
    • 為提高效率而設計的蔡司觸覺技術能以高精度驗證特徵,確保可靠的驗證過程。
  • 最終驗證

    最終驗證

    遵守AS9102和AS13003等法規和OEM要求對於確保全面合規和高標準至關重要。

    挑戰
    風扇葉片通常十分關鍵,因為如果在使用中出現故障,會對其造成影響;因此,證明適航性的驗證要求是引擎中最苛刻的。

    我們的解決方案

    • 高精度觸覺、光學和顯微鏡解決方案可滿足驗證所需的眾多基本特徵。
    • 蔡司Quality Suite可對結果進行有價值的彙編。
    • 蔡司INSPECT Airfoil等專用軟體可以對部件圖或其他標準上的每個特徵進行有效鑒定。

風扇葉片的品質控制

維護、修理和大修(MRO)
維護、修理和大修(MRO)

維護、修理和大修(MRO)

經濟高效地提高風扇葉片的效率

在產品的整個生命週期中,管理維護和維修成本至關重要。讓風扇葉片恢復運轉,時間是關鍵。現在,原始設備製造商比以往任何時候都更需要高速測量系統和軟體,以便及時預測維修需求、故障和大修。

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