叶片内部通道不能切开,能调整的只剩二十六个叶尖出气孔。
最直接的办法是扩大尾缘附近孔径,让更多冷气流向高温区。但出气孔不是二十六根互不相干的吸管。某一只孔阻力降低,整个蛇形通道的压力分布都会变化,前方孔的流量也会跟着减少。
林浩按稳态流量做出第一组孔径方案。尾缘六孔各扩大零点零三毫米,中段四孔缩小零点零二毫米。静止台架上,叶尖各区流量非常均匀;装到高速转臂后,尾缘温度降得太快,竟比标准叶片低十六度,而前缘温度升高了九度。
“冷过头也不行?”陈大川问。
沈峥点头:“温度不是越低越好。叶片各区冷热差太大,热应力会比平均高温更危险。”
单晶材料没有普通金属晶界,却仍怕局部温度梯度。叶尖一边冷一边热,每次启停都像反复掰动同一个位置。
周野把二十六个孔的作用分成两部分:孔径决定平均流量,孔口方向决定冷却膜贴在哪里。继续只改大小,会让通道压力跟着大幅变化;若保持有效面积,微调孔轴方向,就能把同样的冷气送向更需要的位置。
叶尖孔直径不到一毫米,轴线偏两度,出口冷气在叶面上的覆盖位置就会移动数毫米。加工角度必须精确,还不能破坏表面隔热涂层。
梁师傅做了一只五轴激光修孔夹具。它不直接扩大整个孔,而是在孔口一侧去掉极薄材料,形成不对称扩张段。孔的最小截面积基本不变,出口气流却会朝目标方向偏转。
夹具上增加了两套互相垂直的视觉测量。第一套锁定叶片基准,第二套沿孔轴观察烧蚀轮廓。激光每工作一次就暂停复测,单次材料去除量不超过两微米。叶片昂贵不是谨慎的唯一理由,更重要的是孔一旦偏过目标方向,无法再把已经去掉的合金补回来。
“像给风安个小舵。”林浩说。
“舵只有半粒芝麻大。”梁师傅补充,“手抖一下,船就开隔壁去了。”
为确定每只小舵的方向,周野把高速转臂温度数据反算成冷却膜覆盖图。叶片每旋转一圈,气流受到的侧向力都在变化,二十六股射流还会相互卷吸。单独调一只孔时效果明显,连续调六只后,气流可能合并成一条过强冷带。
系统提供了旋转流场的重构方案。
【可重构目标:一级单晶动叶叶尖定向冷却孔】
【目标数量:三片叶片】
【方案核心:等面积偏转孔与旋转流量再分配】
【预计消耗重构点:】
周野确认。
【重构完成】
【剩余重构点:】
九号叶片二十六只孔并非全部修改。靠近尾缘的五只向高温空带偏转一点六到二点三度,中段三只反向偏转零点八度,用来平滑两区之间的温度梯度。另两片临界叶片根据各自通道偏差采用不同组合。
修孔后的三片叶片全部接受微焦点射线检查。孔口扩张段与原孔连续,没有激光重熔形成的凸起,也没有与内部通道意外打通。随后进行三倍工作压差吹气,任何一只孔的有效面积变化都不超过百分之零点五。
第一轮高速试验,九号叶尖最大温差从四十五度降到十三度,前后缘之间仍有一道七度台阶。
周野没有再扩大尾缘覆盖,而是把中间一只孔的偏转角从一点二度降到零点九度。气流不再与旁边射流过早合并,七度台阶缩到三度。
高速转臂从一千转升到三千转,再快速降回一千转。九号叶片的总冷却流量始终保持原值,叶尖各区温差不超过六度。经过五十次冷热循环,孔口没有裂纹,隔热涂层也未剥落。
三片叶片装回转子后,配重需要重新复核。孔口去掉的材料微乎其微,可三千转下任何质量变化都不能靠“应该没事”判断。称重和力矩测量显示,最大质量差只有零点零四克,通过叶根补偿片完成平衡。
整机准备点火前,检测人员在九号叶片表面发现一条颜色略深的细线。渗透探伤没有裂纹,涂层厚度也正常;热成像却显示,那条线的发射率与周围不同。
如果只是表面颜色,温度读数可能一直在说谎;如果是涂层内部脱粘,下一次满负荷时它可能整片掀起。
真正点火之前,他们必须先分清九号叶片到底是“看起来更热”,还是仍有一层藏住的热阻。