Blog về Kawasaki Heavy Industries phát triển hàng không thế hệ tiếp theo với công nghệ hộp số mới

Làm việc giống như các khớp trong cơ thể con người, hộp số máy bay phục vụ như những bộ điều chỉnh phức tạp Các thành phần quan trọng này không chỉ truyền năng lượng mà còn Kawasaki Heavy Industries, một nhà lãnh đạo toàn cầu trong ngành hàng không sản xuất hộp số, tận dụng chuyên môn kỹ thuật và kinh nghiệm ngành công nghiệp để thúc đẩy thế hệ tiếp theo phát triển máy bay.

I. hộp số: Bộ chuyển đổi công suất chính xác của hàng không

Thường được gọi là hộp số, hộp số sử dụng các bánh răng nối nhau để sửa đổi tốc độ quay và Trong các ứng dụng hàng không, chúng thực hiện hai chức năng thiết yếu:

1. Chuyển đổi tốc độ tối ưu:Động cơ máy bay thường hoạt động ở tốc độ xoay cao, trong khi cánh quạt và rotor đòi hỏi tốc độ thấp hơn đáng kể. hộp số giảm hiệu quả tốc độ động cơ đến phạm vi cánh quạt / rotor tối ưu, tối đa hóa hiệu quả đẩy.
2. Lấy năng lượng:Các hệ thống này cũng phục vụ như các đơn vị lấy điện, máy phát điện và thiết bị phụ trợ để cung cấp điện trên tàu.

Các hộp số hàng không phải đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt bao gồm:

• Độ tin cậy đặc biệt:Hoạt động liên tục mà không bị hỏng trong điều kiện đòi hỏi
• Giảm thiểu rung động / tiếng ồn:Quan trọng đối với sự thoải mái của hành khách và tính toàn vẹn cấu trúc
• Hiệu quả truyền tải cao:Tác động trực tiếp đến tiết kiệm nhiên liệu
• Mật độ năng lượng:Truyền tải công suất tối đa trong giới hạn khối lượng/trọng lượng tối thiểu

II. Kawasaki Heavy Industries: Lãnh đạo ngành trong hệ thống thiết bị máy bay

Là một trong số ít các nhà sản xuất toàn cầu cung cấp các giải pháp hộp số hàng không toàn diện, sản phẩm của Kawasaki danh mục đầu tư bao gồm:

• Hệ thống truyền tải trực thăng:Năng lượng cho các mô hình khác nhau bao gồm cả BK117
• Các hộp số phụ kiện (AGB):Máy phát điện, máy bơm thủy lực và hệ thống phụ trợ
• Hệ thống máy phát điện T-IDG®:Công nghệ máy phát điện tốc độ cố định độc quyền sử dụng CVT dẫn lực

Di sản hàng không của công ty có niên đại từ những năm 1960 với sự phát triển truyền tải trực thăng. hợp tác với Messerschmitt-Bölkow-Blohm (nay là Airbus) trên trực thăng BK117 thành lập Kawasaki danh tiếng cho các hệ thống truyền tải quan trọng. củng cố vị trí của công ty trong ngành.

Hệ thống truyền tải trực thăng: Công nghệ cốt lõi

Được lắp đặt trên đỉnh khung máy bay, hệ thống truyền tải trực thăng thực hiện ba chức năng quan trọng:

1. Phân phối năng lượng:Chuyển và điều chỉnh công suất động cơ cho các rotor chính / đuôi
2. Động cơ phụ trợ:Hệ thống thủy lực và máy phát điện vận hành
3. Quản lý tải:Chuyển nâng rotor sang khung máy bay trong khi chịu được lực khí động học

Bộ truyền tải BK117 D-2 là ví dụ về công nghệ này, giảm tốc độ động cơ từ 6.000 rpm xuống còn 380 rpm (16:1 tỷ lệ) trong khi khuếch đại mô-men xoắn đến 19.600 N · m ≈ tương đương với treo hai ô tô từ một cánh tay đòn bẩy 1 mét. Hệ thống nhỏ gọn này sử dụng bánh răng cong để thay đổi hướng, bánh răng xoắn ốc nhiều giai đoạn để giảm tốc độ, và thiết lập bánh răng hành tinh cho hiệu quả không gian, đạt được tỷ lệ sức mạnh-tường trọng vượt qua xe ô tô truyền tải.

IV. Tối ưu hóa trọng lượng: Sản xuất chính xác

Theo đuổi không ngừng của hàng không giảm trọng lượng đòi hỏi thiết kế bánh răng cân bằng độ bền với tối thiểu Một số bánh răng truyền tải chỉ có độ dày 2mm, với lỗ bên trong để tiết kiệm trọng lượng hơn Quá trình đòi hỏi độ chính xác ở mức micron trong hồ sơ răng (được dung sai ≤1μm).

"Hình học bánh răng ảnh hưởng đến các mô hình biến dạng gia công", Masahiro Gohashi của Kawasaki Aerospace giải thích "Thách thức của chúng tôi là kiểm soát những biến dạng này thông qua xử lý nhiệt và các quy trình nghiền để đạt được các thông số kỹ thuật chính xác của các nhà thiết kế".

Quá trình sản xuất liên quan đến cắt cỗ máy CNC chuyên biệt, carburizing để làm cứng bề mặt, chính xác sản xuất tích hợp của Kawasaki từ nguyên liệu thô đến sản phẩm cuối cùng kiểm tra đại diện cho một lợi thế cạnh tranh quan trọng trong sản xuất thiết bị hàng không.

V. Đổi mới về an toàn: Khả năng chạy khô mở rộng

Tiêu chuẩn an toàn trực thăng yêu cầu khả năng chạy khô trong 30 phút trong trường hợp thất bại bôi trơn. hoạt động ngoài khơi, Kawasaki đang phát triển các hệ thống hỗ trợ 60-70 phút hoạt động khẩn cấp thông qua tiên tiến các giải pháp làm mát và quản lý nhiệt tối ưu hóa CFD.

"Trọng tâm của chúng tôi mở rộng ra ngoài vật liệu bánh răng để kiến trúc hệ thống ngăn ngừa cơn co giật trong quá trình bôi trơn Các thử nghiệm xác thực cho những hệ thống được lên kế hoạch cho năm tài chính hiện tại.

VI. T-IDG®: Sản xuất điện cách mạng

Máy phát động tích hợp lực kéo của Kawasaki (T-IDG®) đại diện cho một bước đột phá trong năng lượng máy bay Không giống như các hệ thống truyền thống thủy lực chuyển động tốc độ không đổi, hệ thống dựa trên độ nhớt dầu này cung cấp:

• Giảm trọng lượng 15%
• Tăng hiệu quả 3%
• Cải thiện độ bền thông qua hoạt động không ma sát

Khi hàng không chuyển sang kiến trúc máy bay điện hơn (MEA) và các ứng dụng di chuyển trên không đô thị (eVTOL), Kawasaki đang mở rộng quy mô công nghệ T-IDG® cho các ứng dụng dân sự công suất cao hơn.

VII. FDGS: Cho phép các máy bay lắp ráp máy bay thế hệ tiếp theo

Sự hợp tác của Kawasaki với Pratt & Whitney về động cơ Geared Turbofan (GTF) có tính năng Fan Drive Hệ thống bánh răng (FDGS) hệ thống bánh răng hành tinh cho phép:

• 16% cải thiện hiệu quả nhiên liệu
• Giảm tiếng ồn 50%
• Giảm lượng khí thải đáng kể

FDGS 20.000 mã lực đạt hiệu quả năng lượng 99,6% thông qua động lực chất lỏng độc quyền của Kawasaki tối ưu hóa, giảm thiểu sự mất mát nhiệt 200hp (150kW) vốn có trong các hệ thống công suất cao như vậy. bây giờ đi vào sản xuất hàng loạt cho máy bay phản lực khu vực Airbus và Embraer.

Nhìn về phía trước, Kawasaki đang phát triển hệ thống bánh răng cho động cơ xoắn mở dự kiến sau năm 2030, tiếp tục di sản của đổi mới truyền tải hàng không.