Ngành hàng không toàn cầu đã trải qua một vài năm đầy biến động. Đầu tiên, nó bị sụt giảm nhu cầu hành khách do lệnh đóng cửa và hạn chế đi lại do đại dịch do vi-rút Corona gây ra. Sau đó, khi thế giới bắt đầu trở lại bình thường, nó đã trải qua một hiệu ứng phục hồi rất lớn: số lượng hành khách đi máy bay đã tăng 47% chỉ trong năm 2022.
Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế dự kiến nhu cầu vận chuyển hành khách bằng đường hàng không sẽ vượt mức trước đại dịch trong năm 2023 và các nhà sản xuất máy bay đang báo cáo dây chuyền sản xuất bận rộn và sổ đặt hàng đầy đủ.
Mặc dù đó là tin tuyệt vời cho ngành hàng không nhưng ngành này vẫn phải đối mặt với những thách thức đáng kể về lâu dài, trong đó không thể không kể đến các mục tiêu bền vững do các cơ quan chức năng trên thế giới đặt ra. Tuy nhiên, không giống như nhiều ngành công nghiệp, các giải pháp kỹ thuật cần thiết để cung cấp dịch vụ vận chuyển hàng không không phát thải trên quy mô lớn vẫn chưa được xác định.
Trung tâm Phát triển Hàng không Vũ trụ của SKF ở Valence, Pháp, mới được nâng cấp.
Vai trò đối tác quan trọng của SKF
SKF đang đóng vai trò hỗ trợ phát triển các công nghệ hàng không vũ trụ thế hệ tiếp theo, với Trung tâm Phát triển Hàng không Vũ trụ, một cơ sở thử nghiệm mới được nâng cấp ở Valence, Pháp.
NHIỀU DỰ ÁN MÀ CHÚNG TÔI ĐANG THỰC HIỆN HIỆN NAY DỰ KIẾN SẼ BAY TRÊN NHỮNG CHIẾC MÁY BAY ĐƯỢC CHẾ TẠO TỪ NHỮNG NĂM 2030 TRỞ ĐI.
Yves Maheo , giám đốc Trung tâm Phát triển Hàng không Vũ trụ của SKF
Paolo Andolfi, giám đốc kỹ thuật hàng không vũ trụ tại SKF cho biết: “Lần đầu tiên, chúng tôi có một cơ sở duy nhất được trang bị để kiểm tra mọi bộ phận được sử dụng trên máy bay, cho dù đó là chuyển động lăn hay chuyển động trượt, các bộ phận quay với hàng nghìn vòng quay”. mỗi phút hoặc các bộ phận không hề chuyển động.”
Phát triển sản phẩm hàng không vũ trụ là một quá trình hợp tác lâu dài và chuyên sâu. Yves Maheo, giám đốc Trung tâm Phát triển Hàng không Vũ trụ cho biết: “Thời gian thực hiện một công nghệ hàng không vũ trụ đổi mới có thể lên tới 10 năm”. “Nhiều dự án mà chúng tôi đang thực hiện ngày nay dự kiến sẽ bay trên những chiếc máy bay được chế tạo từ những năm 2030 trở đi.” Và không giống như một số ngành khác, khách hàng cuối cùng tham gia vào các dự án đổi mới ngay từ giai đoạn đầu.
Maheo giải thích: “Chúng tôi cộng tác với khách hàng ở mọi cấp độ. “Khách hàng chia sẻ lộ trình công nghệ của họ với chúng tôi và chúng tôi chia sẻ lộ trình công nghệ của mình với họ. Họ gửi các kỹ sư của họ đến Valence để làm việc với nhóm của chúng tôi trong các dự án thử nghiệm và phát triển.”
Mối quan hệ hợp tác chặt chẽ đó giúp SKF đảm bảo rằng họ có sự hiểu biết sâu sắc về nhu cầu của khách hàng trong mọi dự án. Maheo cho biết: “Một ví dụ về điều đó là Textilub, một loại vật liệu tổng hợp dệt tự bôi trơn mới được sử dụng trong các bộ truyền động hàng không vũ trụ”. “Máy bay có tuổi thọ sử dụng lâu dài và các bộ phận chắc chắn sẽ bị hao mòn và cần phải thay thế. Phần lớn công việc của chúng tôi luôn tập trung vào việc làm cho các thành phần đó tồn tại lâu hơn. Tuy nhiên, khi chúng tôi nói chuyện với khách hàng, họ nói với chúng tôi rằng các bộ phận có tuổi thọ cao hơn là tốt, nhưng điều họ thực sự muốn là các bộ phận hao mòn theo cách ổn định, có thể dự đoán được để giúp quản lý việc đại tu và thay thế dễ dàng hơn. Chúng tôi có thể kết hợp cái nhìn sâu sắc đó vào việc phát triển vật liệu mới.”
Paolo Andolfi Giám đốc kỹ thuật hàng không vũ trụ tại SKF
Paolo Andolfi Giám đốc kỹ thuật hàng không vũ trụ tại SKF
Giống lai tiên tiến
Một lĩnh vực khác được quan tâm nghiên cứu nhiều hiện nay là phát triển vòng bi cho các thế hệ động cơ phản lực trong tương lai. Những bộ phận này nằm ở trung tâm của một chiếc máy bay hiện đại, hỗ trợ trục chính quay nhanh của động cơ phản lực cánh quạt lớn trên mỗi chiếc máy bay.
Động cơ hiện đại có hơn 10 vòng bi dọc theo trục chính của chúng và sự xuất hiện của các thiết kế động cơ kết hợp hộp số giữa quạt ở phía trước động cơ và các bộ phận máy nén phía sau nó đã đưa ra yêu cầu về các vòng bi chịu tải nặng bổ sung.
Khả năng của vòng bi được sử dụng trong động cơ có tác động đáng kể đến hiệu suất của nó. Chúng cần hỗ trợ tải trọng cao và tốc độ quay cao, đồng thời vận hành đáng tin cậy trong thời gian sử dụng lâu dài trong môi trường nóng và đòi hỏi khắt khe. Hơn nữa, các kỹ sư phải điều chỉnh không gian mà vòng bi chiếm giữ khi họ xác định kiến trúc của một thiết kế động cơ mới.
Trong khi đó, với mỗi thiết kế mới, vòng bi lại chịu tải trọng cao hơn khi các nhà thiết kế tìm cách tận dụng tối đa không gian có sẵn để đạt được hiệu quả sử dụng năng lượng cao hơn. Sự phát triển đó đang đưa các thiết kế và vật liệu ổ trục hiện tại tiến gần đến giới hạn vật lý của chúng.
Một dự án mới kết thúc gần đây có sự tham gia của chuyên gia từ khắp SKF đã dẫn đến việc phát triển một loại vật liệu mới có thể mở ra một bước thay đổi về hiệu suất cho vòng bi động cơ trong tương lai. Dự án ARCTIC (Công nghệ vòng bi tiên tiến để tăng khả năng) được tài trợ bởi Cam kết chung Clean Sky 2, trong khuôn khổ chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 của Liên minh Châu Âu, với Rolls-Royce là nhà tài trợ chính cho dự án.
Alexandre Mondelin, kỹ sư phát triển sản phẩm của SKF cho biết: “Các vòng bi có hiệu suất cao nhất dành cho động cơ hàng không ngày nay sử dụng thiết kế kết hợp”. “Chúng có các con lăn bằng gốm và vòng thép.” Ông giải thích, trong những thiết kế như vậy, giới hạn hiệu suất của ổ trục được xác định bởi khả năng của vòng thép đối phó với ứng suất tiếp xúc cao từ các quả bóng gốm cứng hơn.
Mục đích của các dự án ARCTIC là tạo ra một hợp kim thép mới kết hợp với các bộ phận lăn bằng gốm có khả năng xử lý ứng suất tiếp xúc cao hơn 15% và tốc độ quay cao hơn 25% so với thép chịu lực hàng không vũ trụ thông thường. Phát triển một loại vật liệu như vậy từ một tờ giấy sạch là một công việc khó khăn. Thép được sử dụng trong vòng bi động cơ ngày nay được phát triển vào nửa sau của thế kỷ 20. Jean-Baptiste Coudert, kỹ sư phát triển công nghệ của SKF cho biết: “Việc phát triển một loại thép mới chỉ có mục đích ứng dụng duy nhất là điều cực kỳ bất thường”.
Thời gian dẫn đầu cho công nghệ hàng không vũ trụ còn dài. Nhiều dự án SKF ở Valence, Pháp đang thực hiện ngày nay dự kiến sẽ bay trên các máy bay được chế tạo từ những năm 2030 trở đi.
Hợp kim mới
Để phát triển loại thép mới, một nhóm tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ SKF ở Hà Lan đã áp dụng kiến thức chuyên môn về khoa học vật liệu trong nhiều thập kỷ và sử dụng phần mềm mô phỏng vật liệu Thermo-Calc độc quyền của công ty để thử nghiệm hàng chục công thức nguyên mẫu. Trong quá trình đó, họ cũng phải nghĩ ra một chu trình xử lý nhiệt mới và đảm bảo rằng cả quá trình sản xuất vật liệu và xử lý nhiệt đều có thể được hoàn thành với chi phí hiệu quả ở quy mô công nghiệp. Sau đó, Yves Maheo và nhóm của ông tại Valence cần thiết kế và chế tạo một giàn thử nghiệm công suất cao, tốc độ cao mới cho các vòng bi trục chính quy mô đầy đủ được sản xuất bằng thép mới.
Hợp kim cuối cùng, được cấp bằng sáng chế, được gọi là ARCTIC15, đã đạt được tất cả các mục tiêu của dự án. Công suất tải tăng 15% nghe có vẻ khiêm tốn nhưng nó sẽ dẫn đến hiệu suất động cơ tăng đáng kể. Vòng bi tổ hợp được chế tạo bằng thép mới có thể hỗ trợ tải trọng lớn hơn 50% so với các thiết kế thông thường. Điều đó cho phép động cơ sử dụng vòng bi nhỏ hơn và đường kính trục chính thấp hơn.
Việc sử dụng công nghệ này trên thiết kế hiện tại giúp giảm tổn thất điện năng tới 25%, cho phép giảm kích thước hệ thống bôi trơn và làm mát cũng như trực tiếp tiết kiệm trọng lượng. Tối ưu hóa thiết kế hơn nữa có thể tăng mật độ năng lượng, mở đường cho việc cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu và giảm 25 đến 30% lượng khí thải carbon dioxide và oxit nitơ (mục tiêu của khách hàng).
Trong các thử nghiệm, ARCTIC15 đã chứng minh được nhiều lợi ích bổ sung. Nó tồn tại lâu hơn các loại thép thông thường, đặc biệt là trong điều kiện bôi trơn hoặc hết dầu kém. Ngoài ra, vòng bi gốm lai ARCTIC15 tạo ra ít rung động hơn vòng bi truyền thống, điều này sẽ cải thiện hiệu suất và độ tin cậy tổng thể của động cơ.
SKF hiện đang hợp tác với Rolls-Royce để công nghiệp hóa hoàn toàn giải pháp này, sau đó là thử nghiệm vòng bi lai ARCTIC15 trên nguyên mẫu UltraFan® H2 của nhà sản xuất động cơ, thiết kế động cơ phản lực cánh quạt hướng thế hệ tiếp theo dành cho máy bay dân dụng.
Lần đầu tiên SKF có một cơ sở duy nhất được trang bị để kiểm tra mọi bộ phận được sử dụng trên máy bay.
SỐ LƯỢNG HÀNH KHÁCH ĐI MÁY BAY NGÀY CÀNG TĂNG
Lĩnh vực hàng không là một trong những lĩnh vực bị ảnh hưởng nặng nề nhất bởi đại dịch coronavirus, vì các hạn chế đi lại trên toàn thế giới khiến nhu cầu về các chuyến bay chở khách sụt giảm. Giờ đây, ba năm sau đợt đóng cửa đầu tiên, hầu hết các quốc gia đã loại bỏ các hạn chế di chuyển cuối cùng còn lại của họ. Ngay cả Trung Quốc, quốc gia áp đặt một số quy định nghiêm ngặt nhất, đã tuyên bố vào tháng 3 năm 2023 rằng họ sẽ áp dụng lại các quy định trước đại dịch về thị thực đối với khách du lịch nước ngoài và khách đi công tác.
Mọi người đã vội vã trở lại bầu trời. Vào năm 2022, số lượng hành khách đi máy bay đã tăng 47% so với năm trước và tổng số km hành khách tăng 70% khi các chuyến bay đường dài trở nên phổ biến trở lại.
.show class.
