Nếu như có tìm hiểu thì bạn sẽ thấy hầu hết các mẫu động cơ turbine phản lực thương mại đều có rất nhiều bộ phận được làm từ hợp kim titan. Tất nhiên cái chuyện nó nhẹ và nó cứng thì hầu như ai cũng biết rồi. Tuy nhiên chuyện nó nhẹ và cứng sẽ có giá trị gì với một chiếc động cơ turbine phản lực thì nó lại là chuyện khác. Sau đây, mời bạn cùng GVN 360 tìm hiểu những lý do chính khiến titan được ứng dụng rộng rãi ngành chế tạo động cơ turbine phản lực nhé.
Titan nhẹ hơn thép 40% và cứng hơn nhôm gấp 6 lần – Cánh quạt titan chịu lực ly tâm cực tốt
Cánh quạt bên trong động cơ turbine phản lực quay càng nhanh thì khối động cơ sẽ càng mạnh. Nhưng khi quay càng nhanh thì lực ly tâm mà các cánh quạt phải chịu lại càng lớn. Khi lực ly tâm lớn đến một mức độ nào đó thì nó sẽ nằm ngoài sức chịu đựng của các cánh quạt và xé vụn các cánh quạt thành từng mảnh. Đối với cánh quạt bằng hợp kim nhôm thì quay được vài trăm vòng mỗi giây thôi đã là rất khủng khiếp rồi. Tuy nhiên với cánh quạt dùng vật liệu hợp kim titan thì người ta có thể nâng số vòng quay đó lên trên 1000.
Titan nhẹ hơn thép 40% và bền hơn nhôm gấp 6 lần, hầu như là cứng nhất trong các kim loại. Nó nhẹ hơn thì lực ly tâm mà nó phải chịu khi cánh quạt quay cùng một tốc độ sẽ thấp hơn, và nó bền hơn có nghĩa là nó có thể chịu được tốc độ quay cao hơn. Khả năng chịu mỏi kim loại của titan cũng cực kỳ ấn tượng so với các kim loại khác. Với đặc tính nhẹ và siêu bền của mình, titan và các hợp kim của nó đã mở ra một giới hạn mới cho ngành hàng không nói chung và ngành chế tạo động cơ phản lực thương mại nói riêng.
Các mẫu động cơ có bộ cánh quạt bằng hợp kim titan có tỷ lệ lực đẩy/ khối lượng lớn hơn nhiều lần so với động cơ phản lực kiểu cũ có cánh quạt nén bằng hợp kim nhôm. Ví dụ một khối động cơ của máy bay thương mại có thể dễ dàng sản sinh lực đẩy lớn hơn khối lượng của nó gấp 10 lần. Từ đó mà máy bay phản lực thương mại có khối lượng nhẹ hơn, ít hao nhiên liệu hơn và bay được xa hơn.
Titan có độ bền hóa học cao – Chi tiết titan chống chịu tốt trước không khí với nhiều tạp chất từ môi trường
Ngoài việc nhẹ và bền ra thì titan cũng có khả năng chống ăn mòn rất tốt. Nó có thể chống ăn mòn kể cả với acid, khí clo và các dung dịch muối thông thường. Đây cũng là đặc tính quý giá mà các chi tiết trong động cơ phản lực cần có để hoạt động bền bỉ với thời gian.
Một khối động cơ phản lực cỡ lớn có thể hút hàng tấn không khí mỗi giây, và trong không khí cũng có vô số tạp chất trôi nổi bên trong, từ nước, khói bị cho đến vô số thứ độc hại khác. Chính vì thế mà vật liệu có khả năng chống ăn mòn tốt như titan và các hợp kim của nó là cực kỳ lý tưởng dể chế tạo các chi tiết trong động cơ turbine phản lực.
Titan chịu nhiệt tốt – Cánh turbine và các bộ phận bằng titan có thể hoạt động ở nhiệt độ cao
Nếu bạn đã tìm hiểu qua về động cơ turbine phản lực từ trước thì bạn sẽ biết phần cung cấp năng lượng cho cả khối động cơ vận hành là buồng đốt và cánh turbine. Khi không khí được nén với áp suất lớn đi vào buồng đốt, nó sẽ được hòa với nhiên liệu và đốt nóng lên đến trên 1000 độ C. Thể tích không khí sẽ giãn nở ra đáng kể và thổi qua các cánh turbine để tạo mô men xoắn giúp quay máy nén giữ cho khối động cơ hoạt động.
Titan có khả năng chịu nhiệt rất tốt, điểm nóng chảy của nó lên đến 1.650 độ C nên cực kỳ thích hợp để dùng làm các chi tiết chịu nhiệt từ phía buồng đốt trở về sau như là các cánh turbine, ống xả, loa phụt, vân vân.
Mời các bạn tham khảo thêm một số thông tin liên quan tại GVN 360 như:
- Động cơ phản lực trên máy bay hoạt động như thế nào?
- Tìm hiểu về pulsejet – loại động cơ phản lực đơn giản như một cái ống pô
Tham khảo: Wikipedia Turbojet, Titanium
Mời các bạn theo dõi fanpage của chúng mình theo đường link dưới đây để cập nhật những tin tức về game, công nghệ và nhiều thông tin thú vị khác nữa nhé!
