在介紹開(kāi)面蜂窩的結(jié)構(gòu)之前，首先我們聊一聊為什么航空發(fā)動(dòng)機(jī)要用蜂窩？
我們知道，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)需要引氣去推動(dòng)渦輪葉片旋轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)者希望這些氣體要能按照他們的期望從葉身或者葉片之間流動(dòng)，做功，而盡量少的從葉尖或者其它地方的縫隙里流失，從而浪費(fèi)掉。如何密封葉尖與機(jī)匣的間隙呢？這個(gè)開(kāi)面的金屬蜂窩就是其中一種選擇，也是航空發(fā)動(dòng)機(jī)里最常見(jiàn)的一種應(yīng)用場(chǎng)景。先記?。核脑O(shè)計(jì)就是要跟葉片尖部摩擦的，最終達(dá)到外形匹配的狀態(tài)，從而獲得密封效果。
那么，這種開(kāi)面蜂窩有哪些要求呢？
1，質(zhì)量要輕；
2，能夠在較高溫度下工作；（為什么？）
3，摩擦?xí)r，具有優(yōu)異的散熱性能；
4，摩擦?xí)r，不會(huì)產(chǎn)生碎片，不能變形破損。
為了達(dá)到以上應(yīng)用所需，蜂窩芯的設(shè)計(jì)取決于很多因素。比如，蜂格尺寸與密封面的尺寸要匹配，葉尖的厚度、封嚴(yán)篦齒的間隔，等等。這里面有不少設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
接下來(lái)我們討論蜂窩的要素。
第一個(gè)，就是蜂格的形狀。最常見(jiàn)的就是六邊形蜂格，當(dāng)然，邊長(zhǎng)多少也很有講究，不僅技術(shù)上，還有成本上的考慮。一般而言，蜂格尺寸越小，價(jià)格越高。
第二個(gè)是蜂窩帶的厚度。航宇公司都是有明確厚度及公差要求的，一般都是上限，不能超過(guò)多少。目的不只是減重，還有摩擦行為的因素。
第三個(gè)是蜂窩帶的方向。制造時(shí)，跟摩擦的方向有關(guān)。一般，航宇公司都有相關(guān)規(guī)范要求。
第四個(gè)呢就是蜂格高度。這個(gè)高度值取決于密封結(jié)構(gòu)之間的間隙，摩擦需要去除的高度，蜂窩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、強(qiáng)度要求等。如果蜂窩高度不夠，密封效果差；如果蜂窩高度超了，會(huì)造成葉片過(guò)分磨損，這就需要提前加工去除一部分厚度。
第五點(diǎn)是蜂窩結(jié)。它們是焊起來(lái)的；這些焊縫是否牢固，摩擦性如何，等。過(guò)去都是電阻電焊，現(xiàn)在激光焊起來(lái)的也比較多了。
下面，我們來(lái)討論蜂窩密封的類型。
第一個(gè)就是葉尖密封。前面提到過(guò)，此時(shí)蜂窩位于葉片與機(jī)匣中間，目的就是阻止氣體從葉片尖端流走。葉片與機(jī)匣之間的間隙是航空發(fā)動(dòng)機(jī)比較重要的一個(gè)設(shè)計(jì)和制造的控制點(diǎn)：隨著溫度的升高，不同的材料熱膨脹不一樣；葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)的載荷及其蠕變也會(huì)帶來(lái)影響。而蜂窩就很好地填充了這個(gè)間隙。
補(bǔ)充一點(diǎn)，有時(shí)候葉尖密封的蜂窩芯里面會(huì)用填充材料。對(duì)這些填充材料的要求，本文略。感興趣的讀者可以來(lái)信咨詢。
第二個(gè)就是齒的密封。比如，封嚴(yán)篦齒。此時(shí)，蜂窩在每個(gè)齒之間形成了一個(gè)腔體，很好的減緩了氣體流動(dòng)。常見(jiàn)的又有兩種結(jié)構(gòu)。一種是直線型的，另一種是臺(tái)階型的。直線型的比較簡(jiǎn)單，密封效果也一般。臺(tái)階型的密封效果就要好很多，但是結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜一點(diǎn)，一般是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？有三種方法，可以是背板是直的，蜂窩高度做成臺(tái)階，此時(shí)蜂窩需要加工；為了減少蜂窩的加工，另一種臺(tái)階型結(jié)構(gòu)就是把蜂窩的背板加工成臺(tái)階，使用高度相同的蜂窩芯。
以上介紹了蜂窩芯的特征和應(yīng)用，那么設(shè)計(jì)主體在圖紙上如何規(guī)定呢？
設(shè)計(jì)圖紙必須指定蜂窩芯的材質(zhì)、各類尺寸等信息，比如蜂窩帶的厚度、方向、蜂格尺寸，等等。下面我們就來(lái)具體討論。
蜂窩芯的寬度
如圖所示，那么這個(gè)寬度該怎么確定呢？首先要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)在蜂窩附近的各部件的影響，其次是這些部件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的間隙，以及發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
我們知道，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)件和靜子件的位置關(guān)系由零件制造誤差、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中零部件受熱受壓帶來(lái)的尺寸偏差所決定。
這里有一個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系，敲黑板咯！蜂窩芯的寬度應(yīng)該是蜂格尺寸的整數(shù)倍，對(duì)嗎？錯(cuò)了！應(yīng)該是蜂格尺寸一半的整數(shù)倍?。ㄏ胂?，為什么？）還沒(méi)有結(jié)束。這個(gè)數(shù)值只是設(shè)計(jì)尺寸的最小值，還需要加上制造公差，得到設(shè)計(jì)尺寸的最大值。完美！
題外話，圖上還標(biāo)了兩個(gè)尺寸，A和B，也是設(shè)計(jì)要素。本文略。
蜂窩芯材料
前面說(shuō)過(guò)，蜂窩的設(shè)計(jì)必須滿足一些要求，比如可磨性。因此，蜂窩帶的材質(zhì)必須規(guī)定清楚。具體的材質(zhì)本文就不寫出來(lái)了，只要市面上詢價(jià)就很容易知道了。另一方面，蜂窩帶的厚度也同樣需要明確規(guī)定。航宇公司通常都會(huì)撰寫相關(guān)的規(guī)范來(lái)細(xì)化這些要求。
蜂格尺寸
我們說(shuō)過(guò)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)里常用的蜂窩芯是六邊形的蜂格，如圖所示。這個(gè)蜂格的尺寸，也就是蜂格相平行的兩條邊的距離是要有規(guī)定的，因?yàn)橛绊懙侥Σ列?、?dǎo)熱性、密封性，等等；還跟需要匹配的摩擦件，如葉片、篦齒有關(guān)，尤其是摩擦面的大小。
蜂窩帶的方向
環(huán)向還是軸向的問(wèn)題，前面說(shuō)過(guò)，跟摩擦方向有關(guān)，還有制造成本的問(wèn)題。圖紙或者規(guī)范中需要有相關(guān)要求。因?yàn)榄h(huán)向的便宜很多，跟摩擦方向一致，故而使用最多。但是務(wù)必注意，軸向蜂窩帶的使用情況。
蜂窩結(jié)的焊接
圖紙上必須定義清楚允許什么焊接方法。如果是電阻焊，焊點(diǎn)數(shù)量、焊點(diǎn)距離都是什么要求；如果是激光焊，又是什么要求。焊接強(qiáng)度要足夠，能夠在磨損過(guò)程中，保持一定的強(qiáng)度，不變形?；蛘邇煞N焊接方法都允許。
還有一點(diǎn)容易被忽略，就是蜂窩結(jié)之間除了焊點(diǎn)、焊縫以外，剩下的部分中間就是縫隙。在后續(xù)蜂窩芯的釬焊過(guò)程中，這個(gè)縫隙同樣會(huì)因?yàn)槊?xì)作用被釬料填充，從而提高剪切強(qiáng)度，減少變形。
基于此，我們就更加理解，為什么對(duì)蜂窩結(jié)電阻點(diǎn)焊的要求是，焊點(diǎn)的距離不能低于多少，而不是越多越好了。
