Mesin penerbangan merupakan “jantung” dari pesawat terbang. Mesin pesawat penumpang sipil fokus pada keselamatan dan keandalan, sedangkan mesin militer juga mengejar daya dorong yang lebih besar atas dasar ini, serta daya dorong maksimum saat afterburner dihidupkan. Terlihat bahwa pemain terkuat di bidang mesin penerbangan pastilah mesin penerbangan militer, dan mesin militer dianggap sebagai puncak teknologi manusia. Negara-negara yang mampu melakukan penelitian dan pengembangan, manufaktur, dan produksi mesin dirgantara umumnya tidak mudah mengekspor teknologinya sendiri. Mereka hanya mengekspor mesin jadi, bahkan ada yang perlu dikirim kembali ke negara asal untuk pemeliharaan. Seberapa sulitkah membuat mesin pesawat? Kesulitan dalam pembuatannya terletak pada strukturnya yang kompleks dan persyaratan presisi tinggi, yang melibatkan banyak aspek seperti pemilihan material, desain, manufaktur, sistem kontrol, dan pengujian yang ketat. Mari kita lihat bersama-sama.
Sulit untuk disalin dan dibongkar
Kesulitan dalam pembuatan aeroengine pertama-tama tercermin dalam sulitnya penyalinan dan pembongkaran. Penampakan mobil atau pesawat dapat ditiru melalui pemetaan terbalik. Tentu saja, mobil juga mudah untuk ditiru. Ada juga salinan tampilan pesawat, seperti pembom Tu-160 dan B-1B, namun penyalinan mesin tidak mungkin dilakukan tanpa campur tangan gambar. Misalnya, mesin seri CFM-56, mesin utama yang saat ini digunakan pada pesawat penumpang Boeing 737, telah memproduksi lebih dari 20,000 unit sejak pertama kali dioperasikan pada tahun 1974 hingga saat ini. Ini digunakan di hampir semua pesawat penumpang lorong tunggal yang sebagian besar diproduksi oleh Boeing dan Airbus.
gambar
Saat membongkar CFM-56, Anda akan menemukan bilah mesin ditutupi banyak lubang udara kecil seukuran kuku jari tangan. Tanpa memposisikan gambar, mustahil untuk menyalinnya. Jika lubang udara dilubangi pada posisi yang salah, hal ini akan berdampak langsung pada pembuangan panas bilah, dan kinerja replika secara keseluruhan akan berkurang. Mengandalkan landasan teknis CFM-56, GE telah mengembangkan mesin yang dapat digunakan pada berbagai model pesawat, bersaing langsung dengan Pratt & Whitney.
Bahan sulit untuk diproduksi
Mesin penerbangan sebenarnya sangat sederhana. Ambil contoh mesin CFM-56 klasik, termasuk kompresor tekanan rendah, kompresor tekanan tinggi sembilan tahap, turbin tekanan tinggi tahap pertama, turbin tekanan rendah empat tahap, dan turbin ruang bakar berbentuk lingkaran di tengah. Namun, struktur ini memiliki lingkungan suhu dan tekanan kerja yang berbeda, yang berarti bahan yang digunakan juga berbeda. Ambil bilah turbin sebagai contoh. Lingkungan kerja bersuhu ribuan derajat Celcius, puluhan ribu putaran per menit, dan terbuat dari campuran berbagai logam dengan proporsi berbeda.
gambar
Karena bilah di dekat ruang bakar terkena suhu yang lebih tinggi dan bahan yang digunakan tahan terhadap suhu tinggi, proporsi elemen logam langka pun berbeda. Jika semua bahan tahan suhu tinggi yang sama digunakan, harga satuan akan tinggi dan perekonomian akan buruk. Untuk mesin pesawat penumpang sipil yang dioperasikan secara komersial, yang terbaik adalah yang murah dan mudah digunakan.
Begitu pula dengan bilah turbin, material yang digunakan pada setiap komponen mesin juga berbeda-beda. Turbin mesin CFM-56 yang digunakan Boeing 737 terbuat dari paduan suhu tinggi, dan beberapa bagian lainnya menggunakan material komposit. Saat ini yang lebih populer adalah material komposit berbahan dasar resin. Penerima saluran eksternal F-119 Pratt & Whitney menggunakan bahan ini, yang dapat menahan suhu 400 derajat Celcius, dan biayanya juga dapat dikontrol.
gambar
Presisi pemrosesan yang tinggi
Jika Anda memiliki material dan gambar yang canggih, bukan berarti Anda bisa menciptakan mesin aero yang unggul, karena teknologi pengolahannya menjadi kendala terakhir. Kipas mesin aeroengine CFM-56 hanya berdiameter 1,55 meter dan panjang 2,5 meter. Ia harus menghasilkan daya dorong sebesar 86 kN dalam ruang sekecil itu. Bisa dibayangkan betapa rumitnya teknologi pengolahannya.
Dari perspektif kecil, dengan mengambil contoh bilah turbin kristal tunggal arus utama, proses pengecoran presisi memerlukan kesalahan sebesar 0,1 mm, untuk memastikan bahwa setiap bilah dapat bekerja secara normal. Untuk mengolah berbagai bahan paduan secara bersamaan, Anda perlu menguasai keterampilan pemrosesan dan teknik pengelasan paduan suhu tinggi. Pada saat yang sama, rotor dan bilah mesin bekerja dengan kecepatan tinggi selama pengoperasian. Keahlian yang tidak memadai berarti mesin cepat rusak dan umur pemakaiannya pendek, yang secara langsung berdampak pada perekonomian.
gambar
Persyaratan teknologi yang tinggi juga mendorong efisiensi pengoperasian mesin aero. Dengan menggunakan pisau sebagai contoh, GE telah mengembangkan pisau dengan sambungan pantat yang mulus. Terdapat perangkat lunak yang terbuat dari bahan khusus di ujung luar bilah mesin, yang dapat digunakan saat bilah tersebut bekerja. Terhubung mulus dengan struktur cincin luar untuk meningkatkan efisiensi mesin. Bahan lunak tersebut memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk teknologi pemrosesan. Mereka tidak hanya harus menjaga stabilitas, tetapi juga ekonomis dan memerlukan sedikit perawatan. Jika tidak, selain meningkatkan efisiensi mesin, hal ini juga akan menambah beban staf lapangan, dan kinerja ekonominya tidak akan cukup terlihat.
Singkatnya, dari perspektif survei terbalik, material dan teknologi pemrosesan, mesin aero harus dikatakan sebagai mahkota bidang teknik industri dan simbol kekuatan ilmu pengetahuan dan teknologi suatu negara.
Berdasarkan mesin WS-10 "Taihang", negara saya telah secara mandiri mengembangkan mesin turbofan WS-20 dengan rasio bypass tinggi dan daya dorong tinggi untuk keperluan militer dan sipil, yang dilengkapi dengan Y -20 pesawat angkut strategis. Negara kita juga sedang mengembangkan Yangtze-1000Mesin turbofan dengan rasio bypass tinggi untuk dipasang pada pesawat sipil C-919, dan berencana untuk merakit dan memproduksi mesin LEAP-X "Safran" kelas dunia di dalam negeri . Pada saat yang sama, generasi berikutnya dari mesin rasio bypass besar yang canggih dengan daya dorong 200 hingga 400 kN juga sedang dikembangkan. Semua proyek ini menunjukkan bahwa era "ledakan" mesin dengan rasio bypass besar di Tiongkok akan segera tiba.
