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作者 Pegasus170 (魯蛇肥宅台勞＋前義務役)
標題 [分享] 你的空氣、我的隔熱
時間 Sun Aug 27 03:42:04 2023

又到了週末專案兼管理惡棍的嘴砲時間，今天來嘴砲雷射鑿孔、陶瓷包覆與發動機葉片。

故事是這樣開始的：


本週跟美國的工程師開會，忽然聊到大家畢業後第一個專案，甚至業務部門主管還消遣說整
個三小時會議快變成The Theory影集的一集了。

美國那個年屆耳順的資深技術總監，提到他在俄亥俄航空部門的時候，第一個案子是如何ㄣ
在發動機葉片上用雷射鑽孔製造空氣阻熱的研究。那時候還是1980年代，等於說美國早在「
冷戰時期」（！）就在投入這個技術的軍事研發及實用化。


這個資深技術總監畢業於跟新竹市長高虹安相同的University of Cincinnati（辛辛那提大
學），主修是計算機及數學，那個年代的辛辛那提大學，計算機學門是在數學系之下。而辛
辛那提大學的強大機械工程背景，讓他們的計算機學門也沾染了不少關於應用在機械上的色
彩，這也是那一帶畢業生都很容易進入航太等重工領域。


到這裡，一堆不是相關領域的人應該很傻眼，我們各式先進戰鬥機上的葉片居然有雷射小孔
跟陶瓷包覆？

實際上，這一堆在葉片上，經過數學精密計算及實作測試的微小空洞們，負擔了非常重要隔
熱的動作，讓戰鬥機引擎可以負擔更長時間的操作，而且減少材質因為過熱變質的風險；而
陶瓷提供了穩定構型來壓制形變的機制。請記好，微型氣膜冷卻孔要在包覆陶瓷材質之前就
要做好，還要確保包覆就算在小孔週邊都能有效均質。


而這個技術，在西元2020年正式專利失效：

https://patents.google.com/patent/US6573474B1/en

基本概念就是在葉片切風時，透過設計過（170-250度切角）微小的空隙，讓透過的空氣在
另一面形成稀薄的空氣層達到冷卻隔熱的目的，而在鑿完洞之後用陶瓷材料覆蓋葉片更能提
高葉片壽命。


這個網頁第一段有通俗的解釋（這家畢竟是賣這種打孔機的公司）：
https://hexagon.com/resources/resource-library/aero-engine-turbine-blade-cooling
-holes-inspection

https://reurl.cc/nDkVbn
Aero engine turbine blade cooling holes inspection | Hexagon
[圖]
A combination of tactile and optical measurement is required to check the dimension, location, and orientation of turbine blade cooling holes. ...

 

給相關領域大二及以下大專學生看的內容。
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169433220327586

https://reurl.cc/dDRrjk

關鍵字用：
turbine blade cooling holes（鑿孔）
thermal barrier coatings（材質包覆膜層）

例如這兩篇：
https://www.caeses.com/blog/2019/turbine-blade-cooling/
Turbine Blade Cooling › CAESES
How to design turbine blade cooling structures using flexible CAD models, ready for shape optimization with simulation tools. ...

 

https://www.laserfocusworld.com/industrial-laser-solutions/article/14216549/lase
StackPath

 
r-drilling-aids-cool-running-for-gas-turbines

https://reurl.cc/kXm5j9
StackPath

 

如果要看中文，請用以下關鍵字組合：
發動機 葉片 氣膜冷卻孔

但是很遺憾的，基本上都是簡體中文。例如這個：
https://www.6parkbbs.com/index.php?app=index&act=view&cid=2196575
美国F22战斗机的发动机空心叶片制造机密技术 -6park.com
美国F22战斗机的发动机空心叶片制造机密技术 ...

 

從中國的網頁來看，中國是在2014年確實得知這個非對稱鑿孔及陶瓷包覆技術的重要性，然
後在2020年專利過期後，進行了非常大量的研究跟實驗，也導致渦15發動機有重大的突破。

啊！台灣所有相關領域都死光了嗎？當然不可能，因為都能設計製造這種打孔機了：


https://www.quaser.com/tw/products/detail-55
產品介紹-百德機械股份有限公司
[圖]
百德機械股份有限公司是在1991 年所創立。 在公司的歷史發展初期，百德藉由自創品牌與製造代工(OEM)同步，以及國際性的經銷夥伴來建立長期的且全球性的視野。百德與來自世界各地的使用者、供應商，以及代理商的共同合作研究已經發展出獨特且新穎的機械科技，強而有力的供應鏈，忠誠的經銷網絡，和全球的使用者。 ...

 

至於為何很少看到繁體中文相關文章，我認為主要是因為飛機發動機研發都掌握在漢翔、中
科院、工研院、空軍手上，並沒有大量民營企業投入整個製造環節。

之前台灣的織女星計劃，我個人認為應該也是在掌握引擎材料及設計的知識，用於未來的各
式載人飛機及高性能無人機。

週末專案兼管理惡棍之嘴砲結束。

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幸福的等待

https://i.imgur.com/uzRvqct.jpeg

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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 184.151.190.112 (加拿大)
※ 作者: Pegasus170 2023-08-27 03:42:04
※ 文章代碼(AID): #1awbMFy- (Military)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Military/M.1693078927.A.F3E.html
推 kc1345: 提問：請問身為板主發軍武文，硬參雜與內文毫不相干的台灣政治人物× 2的原因？1F 08/27 04:11
→ Pegasus170: 好啦，那我把補充拿掉吧！3F 08/27 04:19
※ 編輯: Pegasus170 (70.42.26.251 加拿大), 08/27/2023 04:20:32
→ Pegasus170: 關於高的部份，我認為很有意義。因為辛辛那提大學的機械工程是相當有實力，而他們的計算機科學合作案經常沾上不少機械工程的色彩，高的雙棲在辛辛那提大學實際上是有其根據的，因為那邊過去就是軍事航太的重鎮。
要了解美國軍工產業，你要先知道工廠根附近大學的關係。4F 08/27 04:23
推 kc1345: 高的部份比較中性沒錯但仍然有點冗，當筆風看了~
辛苦了11F 08/27 04:26
→ Pegasus170: 這裡不是政治相關板面，基本上我不太會在這裡去評論現役政治人物。
會提到也是因為高真的示範了辛辛那提大學這學校的理工特色。
「當機械與材料遇上了計算機」13F 08/27 04:57
推 wistful96: 推18F 08/27 07:21
推 qsgjnmvb: 航發領域美國領先世界30年不是假的19F 08/27 07:36
→ eemail: google上打渦輪葉片冷卻就有一堆可參考20F 08/27 08:21
→ Pegasus170: 是呀…幾乎都是簡體中文，繁體論文我只看到屏東科技大學有一篇，但是那個是早在1980年代就知道的技術：孔要打高斜角。
而且孔的形狀、分佈、孔徑、角度、表面處理、為何要用雷射，這些只能不斷模擬跟做成品測試。
我本文就有關鍵字給各位搜尋了！21F 08/27 08:26
推 jouyahoo: 天佑烏克蘭27F 08/27 08:55
推 a1305168: 台電有在做葉片再生，將舊的葉片檢查重新coating
https://youtube.com/watch?v=VvjnqE2iSa4&si=36tNpIWZLBiHs-RL28F 08/27 09:27
→ Pegasus170: 為什麼是台電在做？XD我以為這是漢翔跟中科院的事！31F 08/27 10:10
推 lchcoding: 推！好像熟悉又遙遠的領域33F 08/27 10:48
推 howareuuu: 推34F 08/27 10:50
推 pineapple197: 台電發電機是渦輪機啊,而且二十四小時不停的操35F 08/27 10:51
推 qsgjnmvb: 發電機成本高所以修久了自然成專家36F 08/27 11:02
→ edison: 以前coding的經驗是直接看原文資料,在台灣算冷門的發動機相關,應該不會有中文翻譯的37F 08/27 11:04
→ thigefe: 台電這種大型複循環燃氣渦輪，中科和漢翔是沒有維護能力的，漢翔近期玩過最大顆的不過CF6
台電這玩法也只能用在自己的渦輪機上，沒原廠認證，無法用在航空業，也很難推銷給外國客戶39F 08/27 11:15
推 metalj: 葉片是重中之重，不過一般人常想到，家裡電風扇就有的東西，有什麼好機密的。
台電頂多在大修修補葉片吧43F 08/27 11:22
→ Pegasus170: 葉片機密可大哩！除了這是原廠噱客戶的重頭戲之外，也是材料與機械工程科技的結晶。46F 08/27 11:25
推 ckbling: 台電手上有不少gas turbine 所以有經濟規模吧XD 而且以後會更多48F 08/27 12:27
推 kishiwada: 推50F 08/27 12:43
→ wadeawp: 台電應該是綜合研究所在做吧?51F 08/27 13:12
推 q0000hcc: 修久變專家 跟yamaha一樣嗎52F 08/27 15:24
推 chyx741021: 最近漢翔有拿到LM2500商用版的維修合約，因為台電也要用這款發動機53F 08/27 15:37
→ fantasyhorse: 不要拿家裡電風扇來比好好不好...55F 08/27 16:01
→ Wangsl: LM2500就從CF6衍生出來的啊56F 08/27 16:05
推 momotea: 大大的文每次看都有學到東西57F 08/27 18:41
推 weimr: 推58F 08/27 21:34
推 kuroro94: 熱心分享  推推59F 08/27 22:41
→ Pegasus170: 台電根據前面a1305168大所提供的水管新聞影片，應該就是是台電綜合研究所在做。60F 08/28 00:05
推 h73o1012: 原來除了空蝕氣泡還有自己穿孔62F 08/28 12:01

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