Le moteur d’aviation est le « cœur » de l’avion. Les moteurs des avions de ligne civils se concentrent sur la sécurité et la fiabilité, tandis que les moteurs militaires recherchent également une poussée plus élevée sur cette base, ainsi qu'une poussée maximale lorsque la postcombustion est activée. On peut voir que l'acteur le plus puissant dans le domaine des moteurs d'aviation doit être les moteurs d'aviation militaire, et les moteurs militaires sont considérés comme le summum de la technologie humaine. Les pays capables de faire de la R&D, de fabriquer et de produire des moteurs aérospatiaux n’exportent généralement pas facilement leur propre technologie. Ils n'exportent que des moteurs finis, et certains doivent même être renvoyés dans le pays d'origine pour entretien. Est-il difficile de construire un moteur d’avion ? La difficulté de sa fabrication réside dans sa structure complexe et ses exigences de haute précision, qui impliquent de nombreux aspects tels que la sélection des matériaux, la conception, la fabrication, le système de contrôle et les tests rigoureux. Jetons-y un coup d'oeil ensemble.
Difficile à copier et à démonter
La difficulté de fabriquer des moteurs d’avion se reflète d’abord dans la difficulté de la copie et du démontage. L'apparence d'une voiture ou d'un avion peut être copiée grâce à la cartographie inversée. Inutile de dire que les voitures sont également faciles à copier. Il existe également des copies d'apparence d'avions, comme les bombardiers Tu-160 et B-1B, mais la copie de moteurs est tout simplement impossible sans l'intervention de dessins. Par exemple, le moteur de la série CFM-56, le moteur principal actuellement utilisé sur l'avion de passagers Boeing 737, a produit plus de 20 000 unités depuis sa première exploitation en 1974 jusqu'à aujourd'hui. Il est utilisé dans presque tous les avions de passagers monocouloirs produits principalement par Boeing et Airbus.
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Lors du démontage du CFM-56, vous constaterez que les pales du moteur sont recouvertes de nombreux petits trous d'air de la taille d'un ongle. Sans positionner les dessins, il est impossible de les copier. Une fois que les trous d'aération sont percés dans la mauvaise position, cela affectera directement la dissipation thermique des pales et les performances globales de la réplique seront réduites. S'appuyant sur les bases techniques du CFM-56, GE a développé des moteurs pouvant être utilisés sur différents modèles d'avions, en concurrence directe avec Pratt & Whitney.
Les matériaux sont difficiles à fabriquer
Le moteur d’avion est en réalité très simple. Prenons l'exemple du moteur CFM-56 classique, comprenant un compresseur basse pression, un compresseur haute pression à neuf étages, une turbine haute pression de premier étage, une turbine basse pression à quatre étages et un chambre de combustion annulaire au milieu. Cependant, ces structures ont des environnements de température et de pression de travail différents, ce qui signifie que les matériaux utilisés sont différents. Prenons l'exemple des aubes de turbine. L'environnement de travail est composé de milliers de degrés Celsius, de dizaines de milliers de tours par minute, et ils sont constitués d'un mélange de plusieurs métaux dans des proportions différentes.
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Étant donné que les pales situées à proximité de la chambre de combustion sont soumises à des températures plus élevées et que les matériaux sont utilisés pour résister à des températures élevées, les proportions d'éléments métalliques rares sont différentes. Si tous les mêmes matériaux résistants aux hautes températures sont utilisés, le prix unitaire sera élevé et l’économie sera mauvaise. Pour les moteurs d’avions de passagers civils exploités à des fins commerciales, il est préférable d’être bon marché et faciles à utiliser.
De la même manière, outre les aubes de turbine, les matériaux utilisés dans chaque composant du moteur sont également différents. La turbine du moteur CFM-56 utilisée par le Boeing 737 est fabriquée en alliage haute température et certaines autres pièces utilisent des matériaux composites. Les matériaux composites à base de résine sont actuellement plus populaires. Le récepteur canalisé externe F-119 de Pratt & Whitney utilise ce matériau, qui peut résister à des températures de 400 degrés Celsius, et le coût peut également être contrôlé.
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Haute précision de traitement
Si vous disposez de matériaux et de dessins avancés, cela ne signifie pas que vous pouvez créer un excellent moteur aéronautique, car la technologie de traitement est le dernier obstacle. La soufflante d'un moteur d'avion CFM-56 ne mesure que 1,55 mètre de diamètre et 2,5 mètres de longueur. Il doit produire 86 kN de poussée dans un si petit espace. Vous pouvez imaginer à quel point la technologie de traitement est compliquée.
D'un point de vue restreint, en prenant comme exemple les aubes de turbine monocristallines actuelles, le processus de coulée de précision nécessite une erreur de 0,1 mm, afin de garantir que chaque aube peut fonctionner normalement. Afin de traiter divers matériaux d'alliage ensemble, vous devez maîtriser les compétences de traitement et les techniques de soudage des alliages à haute température. Dans le même temps, le rotor et les pales du moteur tournent à grande vitesse pendant le fonctionnement. Un savoir-faire insuffisant signifie que le moteur s'use rapidement et a une durée de vie courte, ce qui affecte directement l'économie.
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Les exigences technologiques élevées favorisent également l’efficacité du fonctionnement des moteurs d’avion. En prenant les lames comme exemple, GE a développé une lame à joint bout à bout sans soudure. Il y a un logiciel fait d'un matériau spécial à l'extrémité extérieure de la pale du moteur, qui peut être utilisé lorsque la pale fonctionne. Se connecte parfaitement à la structure de l'anneau extérieur pour améliorer l'efficacité du moteur. Ces matériaux souples ont des exigences très élevées en matière de technologie de traitement. Ils doivent non seulement conserver leur stabilité, mais aussi être économiques et nécessiter peu d’entretien. Sinon, tout en améliorant l'efficacité du moteur, cela augmentera également la charge de travail du personnel au sol et les performances économiques ne seront pas assez évidentes.
En résumé, du point de vue de l'enquête inversée, des matériaux et de la technologie de traitement, les moteurs d'avion doivent être considérés comme le couronnement du domaine de l'ingénierie industrielle et un symbole de la force scientifique et technologique d'un pays.
Sur la base du moteur WS-10 "Taihang", mon pays a développé indépendamment le moteur à double flux WS-20 à haut taux de dilution et à forte poussée pour un usage militaire et civil, qui est équipé du Y -20 avion de transport stratégique. Notre pays développe également le Yangtze-1000Un turboréacteur à double flux à haut taux de dilution destiné à être installé sur l'avion civil C-919, et prévoit d'assembler et de produire au niveau national le moteur LEAP-X "Safran" de classe mondiale. . Dans le même temps, la prochaine génération de moteurs avancés à grand taux de dilution, avec une poussée de 200 à 400 kN, est également en cours de développement. Ces projets indiquent tous que l’ère de « l’explosion » des moteurs chinois à grand taux de dilution approche.
