Témata
Reklama

Jak se vyvíjí a vyrábí proudový motor?

V letošním roce uvedla První brněnská strojírna Velká Bíteš (PBS) na trh nový turbínový motor PBS TJ150. Jedná se o proudový motor, u kterého se výkon, resp. tah motoru uvádí v jednotkách Newton. Maximální tah tohoto motoru činí 1 500 N. Je to již pátý typ proudového motoru, který tato exportně orientovaná firma dodává na zahraniční trhy.

PBS je tradičním, ryze českým výrobcem turbínových zařízení pro letecký průmysl. Mezi hlavní produktové řady PBS patří zejména:

  • proudové motory s tahem 200–1 500 N pro pohon pilotovaných a bezpilotních letounů;
  • turbovrtulové a turbohřídelové motory s výkonem do 200 kW pro pohon bezpilotních prostředků, malých letounů a vrtulníků;
  • malé plynové turbíny (APU) generující stlačený vzduch pro start hlavních motorů a elektrickou energii letounů a vrtulníků;
  • klimatizační systémy sloužící k vytápění, chlazení a větrání kabiny a nákladového prostoru letounů a vrtulníků.
Reklama
Reklama

Vývoj nového proudového motoru

Samotnému vývoji proudového motoru předcházela poměrně detailní analýza požadavků trhu, na základě kterých byly definovány cílové parametry. Obecně platí, že zákazníci z leteckého sektoru zvyšují požadavky na výkon motoru. Současně s tím však požadují co nejnižší hmotnost a čelní průměr, což jsou důležité parametry pro bezpilotní letouny, pro které jsou tyto motory primárně určeny.

Projekt vývoje nového motoru vedený šéfkonstruktérem Ing. Zdeňkem Katolickým, byl založen na inovacích stávajícího motoru TJ100 o výkonu 1 300 N. Bylo zřejmé, že bude nutné provést náročné konstrukční změny, prostřednictvím kterých bude možné dosáhnout vyššího tahu při zachování stejného průměru i hmotnosti motoru.
Na počátku roku 2017 tedy byla vytvořena základní konstrukční skica. Oddělení výpočtů provedlo termodynamické výpočty a návrh průtočných částí, které musely být v souladu s definovanými rozměry motoru.

Proudové motory PBS s tahem 200–1 500 N jsou primárně určeny pro bezpilotní letouny.

Po ověření výpočtů bylo zapotřebí vytvořit detailní výkresovou dokumentaci pro výrobu prototypů. To se podařilo zvládnout ještě v první polovině roku 2017, což je s ohledem na náročnost tohoto procesu vynikající výsledek. Bylo totiž nutné navrhnout řadu inovací, mj. novou koncepci ložiskové skříně a zejména integrální, radiálně axiální difuzor, který optimalizuje proudění stlačeného vzduchu do spalovací komory motoru. Toto nové technické řešení umožnilo dosáhnout nominální parametry při zachování vnějšího průměru motoru 272 mm a bylo natolik inovativní, že bylo společností patentováno. Autorem patentu je Ing. Ivan Brunovský, CSc a Ing. Zdeněk Mrázek. Předmět patentu byl následně využit v konstrukci několika dalších typů proudových motorů PBS.

Nový turbínový motor PBS TJ150

Výrobní proces

Po zpracování kompletní technologické dokumentace byly jednotlivé dílce zadány do výroby. Při výrobě byly použity jak klasické, tak moderní technologie, mj. CNC pětiosé obrábění, elektrojiskření, výroba spalovací komory laserovou technologií a dále zavedení technologie lisování namísto kovotlačení, což zvýšilo kvalitu a přesnost jednotlivých komponent spalovací komory. Moderní technologie se dále využívají při broušení ozubení nebo při povrchových úpravách, které se realizují prostřednictvím vakuových pecí. Veškeré tyto technologie si firma zajišťuje vlastními výrobními kapacitami. Pro finální kompletaci motoru jsou nakupována pouze elektronická zařízení, jako je řídicí skříňka, kabeláž a některé další komponenty. Z více jak 90 % procent se však jedná o vlastní produkci z dílny PBS.

Maximální tah motoru TJ150 činí 1 500 N.

Montáž a testování prvních prototypů

Po dokončení výroby dílců proběhla montáž a ještě před koncem roku mohly být zahájeny zkoušky prvního prototypu. Při zkouškách bylo ověřeno, že motor je schopen vyhovět požadovaným parametrům, avšak počáteční výsledky nebyly zcela optimální. Proběhla proto plánovaná optimalizace zejména palivového, olejového a řídicího systému. Při dalších zkouškách byly ověřovány různé varianty průtočných částí s cílem dosáhnout co nejlepších parametrů.

Popis jednotlivých částí motoru TJ150
Pro zvětšení klikněte na obrázek

Na základě specifických měření a jejich vyhodnocení dospělo konstrukční oddělení k poměrně radikálnímu kroku návrhu nové turbíny. Zejména z časových důvodů byla pro vývoj jednotlivých dílců zvolena technologie 3D tisku, přestože 3D tisk z materiálu Inconel 718, ze kterého jsou dílce vyrobeny, není běžnou záležitostí.
Bylo vytipováno několik potenciálních dodavatelů z tuzemska i zahraničí. Realizace výroby se uskutečnila u domácího výrobce. Nová turbína vyrobená touto technologií byla k dispozici v relativně krátké době, nepodařilo se však dodržet geometrii v požadované přesnosti. Nakonec se vše podařilo vyřešit a následné nasazení této turbíny do zkoušek prokázalo výrazné zlepšení parametrů.

Řada turbínových motorů PBS
Pro zvětšení klikněte na obrázek.

Finální verze vývoje motoru

V prvním čtvrtletí roku 2018 byla definována konečná konfigurace motoru. V tomto provedení bylo nutno realizovat všechny stanovené zkoušky a testy k ověření všech funkcí motoru při požadovaných provozních podmínkách.

Po realizaci vyhovujících zkoušek následovalo v srpnu 2018 zpracování sériové konstrukční dokumentace a její vydání do sériové výroby. Na závěr projektu bylo nutno zpracovat provozní předpisy a dokumentaci pro zákazníky.

Vývoj byl ukončen sestavením prototypů v sériovém provedení, které svými parametry splňují definované požadavky na začátku vývoje. Firma má tak další sofistikovaný produkt, jehož prostřednictvím může oslovit širší spektrum zákazníků, rekrutujících se především z obranného průmyslu hlavně v Evropě a Asii.

Rámeček:
Spotřeba tekutin při vývoji motoru TJ150:
- cca 8 000 l paliva Jet A1
- cca 533 litrů kávy


První brněnská strojírna Velká Bíteš

Marek Fiala

Reklama
Firmy
Související články
Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Vzestup leteckého a vesmírného trhu

Pro sektor třískového obrábění je automobilový průmysl jedním z nejdůležitějších trhů. V trendu stále více se uplatňujícího elektrického pohonu automobilů se výrobci obráběcích strojů a nástrojů snaží objevit nové trhy. Zaměřují se na letecký a vesmírný průmysl.

Zcela jiné možnosti s aditivními technologiemi

Nadnárodní společnost General Electric napříč všemi svými dceřinými společnostmi neustále prohlubuje obrovské know-how. Vlastní zkušenosti s vývojem aditivně vyráběných částí zejména pro potřeby leteckého průmyslu přesahující již dvě dekády daly podnět ke vzniku zákaznického centra. GE Additive otevřela v roce 2017 zákaznické centrum (Customer experience center – CEC) kousek od Mnichova, kde firmám nabízí pomoc s nelehkými začátky s aditivními technologiemi.

Související články
Rozhodující krok

PrimeTurning, nová metoda soustružení vyvinutá společností Sandvik Coromant, pomohla indickému výrobci leteckých součástí, který musel čelit problémům s velkým objemem zakázek a obtížně obrobitelnými třídami ocelí, zvýšit produktivitu a zkrátit časy cyklů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Názorové fórum odborníků

Na tomto místě budeme pravidelně přinášet názory odborníků k tématům, která se objeví v aktuálním vydání MM Průmyslového spektra. V dubnovém vydání jsme zástupcům vysokých škol a firem položili následující otázku:

Obráběcí stroje pro produkční výrobu

Po sérii článků v minulém vydání se v posledním poohlédnutí po letošním hannoverském veletrhu EMO věnujeme důležité oblasti, a to jednoúčelovým strojům. I v letošním ročníku byla část expozic věnována této komoditě pro produkční výrobu a my se podíváme, co trh zákazníkům nabídl. Proč? Menším dílem proto, že se jim dlouhá léta autor (nejen) profesně věnuje, dílem podstatným proto, že jsou na nich „bytostně“ závislé veškeré obory nejen strojírenské či technické, ale i stavebnictví, telekomunikace, zdravotnictví a další.

Výroba otvorů v GT rozvaděči turbovrtulového motoru

Turbovrtulové motory řady H – konkrétně typ H80 – vyrábí GE Aviation Czech v pražských Letňanech již pět let a nalezneme je například v dopravníkovém letounu L410 či v zemědělském Thrush 510G. Turbovrtulový motor GE série H se skládá přibližně z 3 000 dílů. Od začátku roku se na výrobě částečně podílí také elektroerozivní hloubička Penta 1060 CNC.

CIMT je v Číně, Čína je na CIMTu

Při letošním ročníku došlo na CIMT k významné změně. Evropští i američtí vystavovatelé byli přemístěni z hal tzv. západních do východních. Proč, to se mi nepodařilo zjistit. V reportáži před čtyřmi lety jsem umístění evropských a asijských firem popisoval s notnou nadsázkou, a tak si tuto změnu vysvětluji po svém – vystavovatelé si přečetli mé zpravodajství z výstaviště?. Také platí, že není pavilon jako pavilon. Standardy úklidu v halách, stravovacích prostorech, na toaletách byly v pavilonech, kde byla německá a švýcarská expozice, bližší evropským zemím než asijským. A o tom je jedna z čínských mentalit – jaké standardy mají být, ty jim musejí být ukázány, resp. nadiktovány či nařízeny.

Atraktivní projekty - Vojenská základna plná tajemství

V rámci pěstování vztahů s veřejností – public relations – se v Americe nejen soukromé firmy, ale i vládní organizace snaží vycházet zájemcům vstříc a pořádají různé dny otevřených dveří. Tak jsem měl možnost prohlédnout si například Pentagon, ale i vojenskou základnu v Novém Mexiku, kde se testovaly atomové bomby.

Lipsko letos jenom digitálně

Tradiční dvojice veletrhů pro oblast strojírenství a subdodavatelského průmyslu Intec a Z v Lipsku se letos uskuteční v termínu 2.–3. března 2021 výhradně digitálně pod názvem „Intec/Z connect“. Společnost Leipziger Messe, pořadatel veletrhu, se takto rozhodla, neboť současný vývoj koronavirové pandemie a s tím spojená omezení neumožňují takto velkou akci smysluplně realizovat klasickou ani hybridní formou

Vysoce kvalitní ozubené pohony a transportní technika

Prvky pohonové, transportní a systémové techniky nechybějí téměř v žádném výrobním stroji nebo procesu. Jihočeský dodavatel pohonové techniky společnost TAT na následujících řádcích představuje své portfolio ozubených pohonů a transportní techniky.

Špičkové technologie pro letectví a kosmonautiku

Jako jedno z nejinovativnějších a nejprogresivnějších odvětví na světě spojuje letectví a kosmonautika téměř všechny dnešní špičkové technologie. Elektronika a robotika se zde setkávají v měřicí, regulační a řídicí technice. Přitom se letectví a kosmonautika v první řadě ujímají vývoje a provozu leteckých objektů, jako jsou letadla nebo speciální kosmické dopravní prostředky a družice.

Ozubené řemeny v pohonech ekologických taxi člunů

Britská firma vyvinula hybridní pohon pro 550 vodních taxíků pro Benátky. Kombinace dieselového motoru a elektromotoru zde snižuje hluk, emise i náklady, přičemž vysoce výkonný řemen Synchrochain Carbon umožňuje použití kompaktního motoru s nízkou hmotností.

Optimalizace koncepce pohonu strojů

Pomocí celkové dynamické simulace různých vzájemně působících posuvových systémů stroje může být již v návrhu posuzována vzájemná souhra mezi jednotlivými souřadnými osami. Dále je možné pomocí takové simulace navrhnout cenově příznivý koncept celkového pohonu menších rozměrů s vysokou přesností.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit