01
מבוא למאמר זה
טכנולוגיית הלייזר האולטרה-מהיר היא טכנולוגיה מתקדמת המייצרת פעימות אור בעוצמה גבוהה-בזמן קצר במיוחד, והיישומים שלה בתחום התעופה והחלל מושכים יותר ויותר תשומת לב. טכנולוגיה זו ידועה בביצועים יוצאי דופן במדידה, ייצור ותקשורת, והיישום הנרחב שלה בהנדסת תעופה וחלל מספק אפשרויות חדשות לשיפור ביצועי ובטיחות מטוסים.
לייזרים מהירים במיוחד מתייחסים בדרך כלל ללייזרים עם רוחב דופק של פחות מ-10^-12 שניות, בעיקר כולל לייזרים של פמט-שנייה (1 fs=10^-15 שניות) ולייזרים פיקו-שניות (1 ps=10^-12 שניות). מכיוון שפולסי לייזר מהירים במיוחד פועלים למשך זמן קצר ביותר, הם יכולים לייצר מיידית כוח שיא גבוה מאוד. לכן, בשונה משיטות עיבוד לייזר נפוצות הפועלות על חומרים באמצעות השפעות פוטותרמיות, מנגנון העיבוד של לייזרים מהירים במיוחד הוא קליטת מצב אלקטרוני ישירה, אשר מעבירה אנרגיה לסריג החומר, שוברת את הקשרים שלו ולבסוף פולטת אותו כפלזמה. יתרה מכך, בניגוד לעיבוד התרמי של לייזרים רציפים רגילים, עיבוד לייזר מהיר במיוחד מתיישר יותר עם שיטת "עיבוד קר". מנקודת המבט של מנגנון האינטראקציה בין הלייזר לחומר, עיבוד לייזר פמט שנייה יכול להשיג דיוק גבוה, אזורים מושפעים תרמית מינימלית, ללא התכה תרמית, ללא שכבה מחדש וללא סדקים מיקרוניים. זוהי אחת השיטות הטובות ביותר לשפר את שלמות פני השטח של היווצרות חור קירור סרט להב טורבינה במנועי תעופה.
02 יישומים ספציפיים (1) עיבוד חור בסרט גז של להבי טורבינת Aeroengine
כמרכיב ליבה של מנוע אווירי, העיצוב, איכות הייצור והביצועים התפעוליים של להבי טורבינה משפיעים על חיי השירות של המנוע. בדרך כלל, ציפוי מחסום תרמי מיושם על פני השטח של סגסוגות-בטמפרטורה גבוהה כדי להעניק ללהבים קשיחות גבוהה, פלסטיות גבוהה, עמידות בפני קורוזיה ועמידות-בטמפרטורה גבוהה. בנוסף, מבני חור בסרט גז מתוכננים על פני השטח. על ידי שחרור אוויר קר מתוך הרכיב, ויצירת זרימת אוויר דרך חורים זעירים, נוצר סרט מגן של אוויר קר על פני השטח, המבודד גז חם ומגן על הרכיב. עם זאת, לשיטות עיבוד נוכחיות, כגון עיבוד שבבי פריקה חשמלית ועיבוד לייזר -ארוך, יש חסרונות, כולל שכבות מחסום תרמיות לא-מוליכות, דה למינציה של ציפוי, סדקים ושבבי ציפוי, מה שמקשה על יצירת חורים קטנים-.
עם התפתחות טכנולוגיית עיבוד הלייזר האולטרה-מהיר, נעשה כיום שימוש בלייזרי femtosecond ליצירת חורי גז על להבי טורבינה ללא דה-למינציה של ציפוי או סדקים, ועם מידות העונות על דרישות טכניות. זה מספק טכנולוגיה חדשה לייצור חורי סרט גז ברכיבי מנוע אוויר.
העיבוד של חורי קירור רבים של סרטי גז על להבי טורבינה מצופים-תרמיים הוא חיוני ליישום של יחס דחף-ל-משקל גבוה, מנועי- ביצועים גבוהים, ובכך להגדיר דרישות גבוהות יותר לעיבוד הלהבים המצופים הללו. טכנולוגיית עיבוד חורים מיקרו- בלייזר Femtosecond, עם היתרונות שלה של דיוק גבוה, איכות גבוהה ועיבוד קר, מאפשרת עיבוד חורים מיקרו- באיכות גבוהה עבור מנועים. עם שיפורים מתמשכים בטכנולוגיית קידוח הלייזר של femtosecond, ניתן כעת להשיג-עיבוד דיוק גבוה של חורי סרטי גז על להבים מצופים-מחסום תרמי ללא שכבות-מומסות מחדש,-מיקרו{12}}סדקים או{13}}חום-שמציפוי אזורים מושפעים, תוך כדי ציפוי לא מכבה את החסימה השחורה. עיבוד. לכן, טכנולוגיית עיבוד חורים בלייזר בלייזר פמט-שנייה צפויה להפוך לשיטה חשובה לייצור חורי סרטי גז על להבי טורבינה מצופים-במחסום תרמי.
(2) עיבוד של חורי קירור סרט בתא הבעירה של מנועי אוויר
צינור הלהבה הוא מרכיב עיקרי בתא הבעירה של מנוע התעופה ואחד החלקים החשובים ביותר העמידים בחום-. כדי להבטיח שצינור הלהבה פועל ביציבות וברציפות בתנאי טמפרטורה- גבוהים קיצוניים, יש לקרר אותו. נכון להיום, שיטה נפוצה כוללת שילוב של ציפויים וחירורים. שימוש בעיבוד לייזר בדופק ארוך- עלול לגרום לפגמים כגון אבלציה של ציפוי, התזות ושבבי קצוות, אשר משפיעים באופן משמעותי על חיי השירות של צינור הלהבה. נכון לעכשיו, שימוש בעיבוד לייזר פיקו-שניות יכול לייצר חורי קירור סרטים ללא דה-למינציה של-שטח גדול או התקלפות על פני השטח, ומידות העומדות בדרישות הטכניות, כפי שמוצג באיורים 2 ו-3.
(3) עיבוד שבבי של חריצים בצורת- מיוחד במנועי Aero
לביצועי איטום יש השפעה חשובה על הביצועים של מנועי אוויר. בשנים האחרונות, עם התפתחות תעשיית התעופה, ביצועי המנוע משתפרים בהתמדה, והתנאים התפעוליים הפכו מורכבים יותר ויותר. התקלות הנגרמות כתוצאה מתקלות באטם המנוע נמצאות במגמת עלייה, ויש לטפל בבעיות אלו בדחיפות. לכן, הוצעו דרישות חדשות לטכנולוגיית איטום המנוע. אטמי קצה האצבע הם סוג חדש של מכשיר שיכול לשמש לאיטום תא המיסבים הראשי ונתיבות זרימת האוויר של מנועי אוויר. העיבוד של רכיבי חותם בקצות האצבעות דורש דיוק גבוה. עיבוד מכני נוכחי, פריקה חשמלית ועיבוד לייזר -ארוך אינם יכולים לפתור בעיות כגון עיוות ועיוות שנוצרו במהלך העיבוד. עם זאת, לייזרים פמט-שניות, בשל צפיפות האנרגיה הגבוהה במיוחד וזמן העיבוד הקצר ביותר שלהם, מבטיחים יעילות ודיוק גבוהים בתהליך העיבוד. לא מופיעים פגמים כגון שכבות יצוק מחדש, סדקים או כתמים על רכיבי אטם קצות האצבעות, מה שמספק שיטה חדשה לעיבוד חריצים מיוחדים בצורת-בחלקי מנוע אווירי{10}}בדיוק גבוה.
03
מסקנות ואאוטלוק
כטכנולוגיית עיבוד וייצור חומרים מתקדמת, לעיבוד לייזר מהיר במיוחד יש סיכויי יישום רחבים בתחום ייצור מנועי תעופה וחלל. ביישום ההנדסי של עיבוד לייזר מהיר במיוחד, יש לבחור פרמטרים שונים של תהליך לייזר בהתאם למאפייני החומר כדי לצמצם את שלבי התהליך, לשפר את יעילות העיבוד ולהבטיח את הדיוק של איכות ומידות יצירת החומר. עם התפתחות טכנולוגיית הלייזר המהירה במיוחד ושיפור אופטימיזציית התהליך, סוגיות כמו יעילות עיבוד נמוכה ועובי מוגבל לעיבוד ייפתרו ביעילות. יתרה מכך, טכנולוגיית עיבוד הלייזר הדו-פעמי-, המשלבת עיבוד לייזר מהיר במיוחד עם עיבוד לייזר- ארוך, תהיה הכיוון העתידי לשיפור האיכות והיעילות.
