Update: Entwurf und Bau eines Turbofan-Triebwerks-KITs | Stirlingkit

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Ich freue mich, Ihnen mitteilen zu können, dass ich nun endlich die Metall-Turbofan-Triebwerksbausätze fertig habe, nachdem ich einen Monat lang die 3D-gedruckte Version hergestellt habe. Nach dem ersten Versuch bin ich mit diesem Triebwerk besser vertraut geworden. Allerdings stelle ich fest, dass ich mit neuen Problemen zu kämpfen habe.

Warum ist es schwierig, Turbofan-Triebwerksbausätze herzustellen?

1. Designproblem

Ehrlich gesagt, stellte ich vor zehn Jahren fest, dass ich nichts über Flugzeugtriebwerke wusste, obwohl ich ein einheimischer Automechaniker war. Die Funktionsweise eines Automotors zu kennen, ist etwas völlig anderes als die eines Flugzeugtriebwerks, auch wenn beide Grundprinzipien ähnlich sind. Ganz zu schweigen davon, die Funktionsweise von Turbofan-Triebwerken zu verstehen. Automotoren erzeugen durch Verbrennung eine Drehbewegung, während Düsentriebwerke Schub durch den Antrieb eines Strahltriebwerks erzeugen. Automotoren sind auf Effizienz und Drehmoment ausgelegt, während Düsentriebwerke hohe Leistung und Stabilität bei hohen Geschwindigkeiten und in hohen Flughöhen priorisieren.

Damals hatte ich, wie viele andere auch, noch nie die Gelegenheit, ein echtes Flugzeugtriebwerk im Alltag zu sehen. Daher kennen die meisten von uns den begrenzten Reiz nur aus ein paar Ausgaben von Militärflugzeugmagazinen oder aus dem Fernsehen. Und es gibt nur wenige technische Materialien auf dem Markt, insbesondere Diagramme. Als unser Team mit der Herstellung von Automotorbausätzen begann, hätten wir nicht im Traum daran gedacht, eines Tages einen Turbofan-Triebwerksbausatz zu entwickeln. Denn die meisten von uns wussten damals noch nicht einmal, wie man die internen Konstruktionsdiagramme von Flugzeugtriebwerken sieht und versteht.

Ich denke, das ist in manchen Fällen ein weit verbreitetes Phänomen. Deshalb gibt es derzeit nur wenige Flugzeugmotorbausätze auf dem Markt. Und ich finde es traurig, dass andere sogar Konstruktionsfehler aufweisen.

Glücklicherweise suchte ein Professor der Pekinger Luftfahrtuniversität vor einigen Jahren die Zusammenarbeit mit meinem Team, nachdem er im Internet auf den Entwurf meiner Reihenvierzylinder-Bausätze gestoßen war. Er brachte mir viel über technisches Luftfahrtwissen bei. Um die Funktionsweise von Flugzeugtriebwerken besser zu verstehen, wurde ich sogar ein Jahr lang sein Lehrling in seinem Labor. Damals hatte ich die Gelegenheit, gemeinsam mit seinen Studenten einen echten Flugzeugmotor zusammenzubauen und zu zerlegen. Tag für Tag lerne ich immer besser mit Flugzeugtriebwerken vertraut.

2. Bauschwierigkeit

Wie ich bereits erwähnt habe, sind über 1000 Schrauben erforderlich, was mehrere Arbeitsschritte und viel Geduld erfordert. Ich werde natürlich Schrauben mit Lösesicherung verwenden, damit der Motor gut festgezogen werden kann und nicht so leicht zwischen den verschiedenen Motorteilen verloren geht. Beim Bau des zweiten Musters stieß ich jedoch auf ein neues Problem. Beim Festziehen rutschte eine Schraube einfach in die Bohrung des internen Flugzeugtriebwerks. Und ich konnte sie nur schwer wieder herausziehen. Das Problem ist, dass ich, um diese Schraube zu finden, den gesamten Turbofan-Triebwerksbausatz zerlegen und neu zusammenbauen muss, da alle Teile über eine Mittelachse miteinander verbunden sind. Kein Wunder, dass die Reparatur eines echten Flugzeugtriebwerks für Flugtechniker so lange dauert, über ein Jahr. Daher empfehle ich, die Bohrung während des Bauprozesses mit transparentem Klebeband abzudecken, um dieses Problem zu vermeiden. Außerdem überlege ich, eine transparente Abdeckung anstelle einer hohlen Bohrung zu verwenden, damit die Benutzer nicht darunter leiden müssen.

3. Toleranz

Toleranzen werden für verschiedene Aspekte von Motorkomponenten festgelegt, darunter Abmessungen, Spielräume, Passungen und Oberflächenbeschaffenheit. Beispielsweise können Toleranzwerte für Bohrungsdurchmesser, Kolbenringspalt, Ventilspiel, Lagerpassungen und viele weitere kritische Abmessungen und Parameter definiert werden.

Wir haben festgestellt, dass beim Auftragen von Jet-Lack auf das Gehäuse unseres Turbofan-Triebwerks selbst das Original einen minimalen Fehler von nur etwa 0,01 mm aufwies. Bei der Endbearbeitung der Produkte kam es jedoch zu einer Fehlerhäufung von etwa 2 mm in der Außenkontur. Dies erschwert die erfolgreiche Herstellung dieser Turbofan-Triebwerke zusätzlich.

Darüber hinaus möchte ich mich dafür entschuldigen, dass ich die korrekte Anzahl der Verdichterstufen in diesem Modelltriebwerk nicht exakt nachbilden konnte. Ein Turbofan-Triebwerk besteht typischerweise aus elf Niederdruckverdichtungsstufen. Das Verdichtungsverhältnis beträgt etwa 1,2 hoch 11. Ein höheres Verdichtungsverhältnis führt zu einem größeren und stärker komprimierten Gasvolumen und erzeugt somit einen stärkeren Schub des Triebwerks.

Während des Produktionsprozesses stießen wir auf Einschränkungen hinsichtlich Länge und Platz. Daher mussten wir die Anzahl der Kompressionsstufen um vier reduzieren. Im mittleren Bereich des Motors sind daher nur noch vier Niederdruck-Kompressionsschaufeln zu sehen.

4. Farbproblem
Da die Eloxalbehandlung bei diesem Muster nicht durchgeführt werden kann, lässt sich die Farbwanne nur manuell anpassen, um die gewünschte Farbe einzustellen. Ich habe diesen Motor mehrmals lackiert und war überrascht, dass es schwierig ist, die gleiche Farbe wie auf meinem Computer anzuzeigen. Sie können also sehen, dass sie bei meinem zweiten Muster grüner ist. Ich suche nach einem Dunkelgrün, das so nah wie möglich an Schwarz heranreicht. Schwarzgrün? Vielleicht. Ich habe mit mehreren Modellbauern gesprochen. Sie haben mir gesagt, ob es bei professioneller industrieller Produktion funktionieren könnte.

5. Ölleitungssystem

Das Ölleitungssystem besteht typischerweise aus einem Netzwerk von Rohren, Schläuchen und Armaturen, die den Ölbehälter bzw. die Ölwanne mit den verschiedenen Motorkomponenten verbinden. Die Rohre bestehen aus Materialien, die den hohen Temperaturen und Drücken im Motor standhalten. Ich habe dafür ein komplett metallisches Ölrohr im 3D-Druckverfahren hergestellt. Ich war überrascht, dass ich es immer wieder neu anfertigen musste, wenn das Loch nicht passte. Ich habe fast fünf schwarze Ölrohre ausgetauscht.

einige Updates, die Sie vielleicht wissen möchten


1. kleiner aber besserer Motor

Der vorherige Motor drehte 100 U/min, unter dem Klemmwiderstand jedoch weniger als 60 U/min. Die Geschwindigkeit war zu niedrig. Das bedeutete, dass sie nicht wiederhergestellt werden konnte. Daher ersetzte ich den Motor durch einen mit einer Drehzahl von ca. 400 U/min. Das Drehmoment wurde erhöht, die Drehzahl erhöht und der Geschmack wiederhergestellt. Glücklicherweise fand ich nach einem Monat Suche endlich den richtigen Motor in der richtigen Größe, der meinen Anforderungen entsprach.

2. externe andere Farbe
Sie sind vielleicht neugierig auf die unterschiedlichen Farben der Bausätze für externe Turbofan-Triebwerke. Der Grund hierfür sind die unterschiedlichen Materialien, die in der Realität im Flugzeugtriebwerk verwendet werden.

Flugzeugtriebwerke werden je nach Temperatur- und Festigkeitsanforderungen in verschiedenen Abschnitten aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Die angezeigten Farben dieser Abschnitte können aufgrund der Reaktion der Materialien auf hohe Temperaturen variieren. Der untere Abschnitt besteht aus Gusseisen und einer Nickellegierung für hohe Temperaturen, der mittlere Abschnitt aus Edelstahl und einer Titanlegierung für hohe Hitzebeständigkeit und der vordere Abschnitt aus Verbundwerkstoffen wie Kohlefaser für geringeres Gewicht.

Flugzeugtriebwerke benötigen Schmierung, um Reibung und Verschleiß zwischen den beweglichen Teilen zu minimieren. Schmieröl sorgt für einen reibungslosen Betrieb und verlängert die Lebensdauer des Motors. Die Schmierung erfolgt jedoch hauptsächlich intern und ist äußerlich nicht sichtbar. Daher erkennt man bei der Betrachtung eines echten Motors typischerweise die Originalfarbe der verwendeten Materialien und nicht etwa eine Ölbehandlung.

Natürlich verwende ich für diesen Motor ein Material anstelle einer Nickellegierung, aus Kostengründen, sonst würde ich wirklich bankrott gehen. Haha. Ich habe mich für verschiedene Farben entschieden, um die Eigenschaften des echten Motors wiederherzustellen.

3. Laufzeit
wir verwenden den 800mAh Akku, der eine Laufzeit von 2,5-3 Stunden gewährleistet.

4. Bauzeit

Ich habe etwa 3,5 Stunden für den Zusammenbau gebraucht, da ich mich beim zweiten Mal besser damit auskenne. Ich denke, ein durchschnittlicher Mensch braucht 24 Stunden, um ein funktionierendes Turbofan-Triebwerk zu bauen. Ich habe auch mehr als zehn Stunden mit der Fehlersuche verbracht.

5. Position der Entlüftungsöffnung
Die Position der Entlüftungsöffnung der Triebwerksgondel wurde hier vorbereitet. Um den ursprünglichen Eindruck des Triebwerks zu erhalten und die Details so weit wie möglich wiederherzustellen, wurde die Größe grundsätzlich bestätigt. Bei Bedarf kann die Triebwerksgondel später direkt mit dem Turbofan-Triebwerk verbunden werden.

6. Schalter

Sobald Sie das Umschaltventil leicht drücken, hören Sie verschiedene Motorgeräusche. Dies dient hauptsächlich dazu, die unterschiedlichen Motorgeräusche bei unterschiedlichen Leerlaufdrehzahlen zu simulieren. Zusätzlich habe ich innen einen manuellen Schalter eingebaut, den Sie bei Bedarf manuell einschalten können, wenn Ihr Motor leer ist.

7. Die Klammer

Wie Sie sehen, sind am Tretlager vier Räder angebracht. Ich verwende rutschfeste Räder, damit das Gerät nicht so leicht verrutscht und auseinanderfällt. So steht es sicher auf Ihrem Schreibtisch im Büro.

8. U-förmiges Design

Als ich die Turbofan-Triebwerksbausätze endlich fertig zusammengebaut hatte, wollte ich sie am liebsten in meinem Büro ausstellen. Doch dann kam ein kleines Kind aus der Nachbarschaft zum Spielen in mein Büro und wollte das Triebwerk vom Schreibtisch auf den Boden heben, um nachzusehen, was es war. Zum Glück konnte ich das beobachten und das Exemplar retten, sonst wäre es auf den Boden gefallen. Deshalb habe ich auf die Verwendung des U-förmigen Nutdesigns verzichtet. Die Festziehschrauben werden seitlich am Triebwerk angebracht. Beim vorherigen U-förmigen Nutdesign konnte der Benutzer das Triebwerk leicht anheben. Jetzt lässt es sich aus Sicherheitsgründen nicht mehr so ​​einfach abnehmen. Natürlich kann man es auch lösen, wenn man möchte.

9. Klinge

Bitte beachten Sie, dass die Klingen in der richtigen Richtung eingebaut werden müssen, andernfalls müssen Sie das Gerät auseinandernehmen und neu zusammenbauen. Das ist mir in der Vergangenheit schon mehrmals passiert.

übrigens frage ich mich, welche Art von Anleitung besser ist als die, die Sie je gesehen haben. Können Sie mir bitte sagen, was Sie in unserem Handbuch sehen möchten? Danke.

Herr Qi Zhong

Teching-Kultur

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