航空涡轮发动机现状及未来发展综述_焦华宾
航空发动机发展的瓶颈
中国航空发动机发展的瓶颈 发表日期：2012-11-3 16:32:03 航空发动机一直就是中国的软肋。 从周恩来总理在世时评论中国飞机的“心脏病”开始，到现在50多年了。中国的发动机依然是兵器工业最大的软肋。 不仅仅是你提到的歼击机和大运的涡扇发动机，就是直升飞机的涡轴发动机，中型运输机的涡浆发动机，大型舰船的燃气轮机，中小型舰船和坦克的柴油发动机……无一例外，都是中国的软肋。航空发动机，更是软肋中的软肋。 与美国至少差距30年，什么意思，差一代到一代半吧。这个是事实，没有争议的。 但是另外两个问题就有争议了。一个是这样落后的原因是什么。另一个是，我们究竟什么时候能赶上去。其实这两个问题有内在关系的，搞清楚原因是什么，就更好判断什么时候赶上去。简要提供一些个人的看法，不一定正确。 落后的原因 一：底子太差 新中国建国时，工业基础太差。别说航空发动机，像样的工具钢都没有。要不是朝鲜战争，中国人用大量年轻士兵的无价鲜血去消耗美国的廉价钢铁，换来苏联人把涡轮喷射发动机的制造技术给我们，中国是不可能在1957年就能生产涡喷-5发动机的。 二：航空发动机工业的涉及面太广 虽然同样底子差，同样有文革的挫折，同样有改革开放的机遇，为什么航空发动机就是赶不上来？ 对比之下，中国造电冰箱、电视，甚至造手机、雷达、火箭、飞船都慢慢赶上来了：洛阳光电展上曝光的歼击机最新航电系统直追F22，美国人看了也吃一惊;中国空空导弹专家悠然的说，我们距离美国人，也就10年吧，一脸的骄傲自满;美国官方认为，中国的空警2000，在技术体制先进性上超过了美国现有装备一代。真的，兵器上，我们很多东西距离美国的差距就是10年。什么意思，就是至少没有代差。 而航空发动机呢，差一代到一代半。原因在于，航空发动机工业涉及的面太
1.现代航空发动机发展综述.
第一章现代航空发动机发展综述 (2 第一节航空发动机发展的回顾 (2 一、涡轮喷气发动机的出现,使飞机性能大幅度提高 (2 二、涡轮风扇发动机的出现,再次改变了航空业的面貌 (3 三、宽体、大型、远程飞机要求发展高涵道比涡轮风扇发动机 (4 四、九十年代新型旅客机要求发展性能更好的发动机 (5 五、新一代战斗机要求发展推重比为10一级的发动机 (5 六、小结 (6 第二节军用航空发动机发展 (6 一、军用航空发动机发展 (6 二、第三代战斗机及所用发动机 (7 三、第四代战斗机及所用发动机 (7 四、第五代发动机的发展 (8 第三节大涵道比风扇发动机发展 (10 一、前言 (10 二、飞机的发展 (10 三、大涵道比涡扇发动机发展 (12 第四节现代涡轮轴发动机发展 (13 一、早期涡轮轴发动机的发展 (13
二、第三代涡轮轴发动机 (13 三、第四代涡轮轴发动机发展 (14 第一章现代航空发动机发展综述 第一节航空发动机发展的回顾 二次大战中,各种飞机用的发动机均是活塞式发动机。这种发动机工作时只输出功率,不能直接产生推进飞机前进的推力或拉力,因此需采用空气螺旋桨(简称螺旋桨作为推进器,螺旋桨由发动机带转后,在桨叶上产生推进飞机前进的拉力。这种由活塞式发动机与螺旋桨组成的飞机动力装置,在二战中得到了极大的发展,发动机最大的功率达到3500kW左右,发动机的耗油率低的约为0.28kg/(kW.h,发动机的功率重量比(功率/重量达到2马力/公斤,成为战斗机、轰炸机、运输机等的动力,在战争中发挥了重大作用。但是,它却限制了飞机飞行速度的提高, 其主要原因有二:首先,推进飞机前进的推进功率与飞机的飞行速度的三次方成正比,当飞行速度提高后,飞机所需的大功率发动机根本无法实现,例如,一架装有2000马力、重4吨的飞机, 要将它的飞行速度由400km/h提高到800km/h时, 姑不考虑螺旋桨在高速飞行时效率大幅度降低的因素,就需将发动机功率提高8倍即需16000马力, 这么大功率的航空活塞式发动机显然是不可能实现的。即使能实现,其重量将高达8吨,比飞机还重。另外,当飞机飞行速度增大后,空气作用在桨叶叶尖处的相对速度大大提高,超出声速很多,损失大增,使桨叶的效率大幅度降低,为了能得到足够的拉力,要求再增大发动机的功率,使发动机的功率还要再增加很多。由此可以看出,采用活塞式发动机作动力的飞机,飞行速度是受到限制的,不可能接近声速,更不可能达到声速、超过声速,当时最先进的战斗机飞行速度也只有600-700km/h。 一、涡轮喷气发动机的出现,使飞机性能大幅度提高 早在二战中、后期,一些国家已开始研制涡轮喷气发动机,但真正用于飞机上却是在距今半个世纪前、即四十年代末期。涡轮喷气发动机一出现,由于它具有活塞式发动机无法比拟的优点,很快改变了航空界的面貌,飞机性能得到质的飞跃。
航空发动机发展史
航空发动机发展史 摘要：航空发动机的历史大致可分为两个时期。第一个时期从首次动力开始到第二次世界大战结束。在这个时期，活塞式发动机统治了40年左右。第二个时期从第二次世界大战至今。60多年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，开创了喷气时代。 关键词：活塞式喷气式 航空发动机诞生一百多年来,主要经过了两个阶段。 前40年（1903~1945），为活塞式发动机的统治时期。 后60年（1939~至今），为喷气式发动机时代。在此期间，航空上广泛应用的是燃气涡轮发动机，先后发展了直接产生推力的涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机。亦派生发展了输出轴功率的涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。 一、活塞式发动机统治时期 很早以前，我们的祖先就幻想像鸟一样在天空中自由飞翔，也曾作过各种尝试，但是多半因为动力源问题未获得解决而归于失败。最初曾有人把专门设计的蒸汽机装到飞机上去试，但因为发动机太重，都没有成功。到19世纪末，在内燃机开始用于汽车的同时，人们即联想到把内燃机用到飞机上去作为飞机飞行的动力源，并着手这方面的试验。 1903年，莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后，成功地用到他们的"飞行者一号"飞机上进行飞行试验。这台发动机只发出8.95 kW的功率，重量却有81 kg，功重比为0.11kW/daN。发动机通过两根自行车上那样的链条，带动两个直径为2.6m的木制螺旋桨。首次飞行的留空时间只有12s,飞行距离为36.6m。但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重于空气飞行器的成功飞行。 在两次世界大战的推动下，活塞式发动机不断改进完善，得到迅速发展，第二次世界大战结束前后达到其技术的顶峰。发动机功率从近10kW提高到2500kW 左右，功率重量比（发动机功率与发动机质量的重力之比，简称功重比，计量单位是kW/daN）从0.11kW/daN提高到1.5kW/daN，飞行高度达15000m，飞行速度从16km/h提高到近800km/h，接近了螺旋桨飞机的速度极限。 20世纪30~40年代是活塞式发动机的全盛时期。活塞式发动机加上螺旋桨，
详解航空涡轮发动机-卷精选
详解航空涡轮发动机 引言 古往今来，人类飞上天空的梦想从来没有中断过。古人羡慕自由飞翔的鸟儿，今天的我们却可以借助飞机来实现这一理想。鸟儿能在天空翻飞翱翔，靠的是有力的翅膀；而飞机能够呼啸驰骋云端，靠的是强劲的心脏——航空涡轮发动机。 航空涡轮发动机，也叫喷气发动机，包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机等几大类，是由压气机、燃烧室和涡轮三个核心部件以及进气装置、涵道、加力燃烧室、喷管、风扇、螺旋桨和其它一些发动机附属设备比如燃油调节器、起动装置等组成的。其中，压气机、燃烧室和涡轮这三大核心部件构成了我们所说的“核心机”。每个部件的研制都要克服巨大的技术困难，因而航空涡轮发动机是名副其实的高科技产品，是人类智慧最伟大的结晶，其研制水平是一个国家综合国力的集中体现。目前世界上只有美、俄、法、英等少数几个国家能独立制造拥有全部自主知识产权的航空涡轮发动机。 2002年5月，中国自行研制的第一台具有完全自主知识产权、技术先进、性能可靠的航空涡轮发动机——“昆仑”涡喷发动机正式通过国家设计定型审查，它标志着我国一跃成为世界第五大航空发动机设计生产国。“昆仑”及其发展型完全可以满足今后若干年内我军对中等偏大推力涡喷发动机的装机要求，将来在其基础上发展起来的小涵道比涡扇发动机还可以满足我国未来主力战机的动力要求，是我国航空涡轮发动机发展史上的里程碑。 要了解航空涡轮发动机，首先要从它的最关键部分——核心机开始。核心机包括压气机、燃烧室和涡轮三个部件，它们都有受热部件，工作条件极端恶劣，载荷大，温度高，容易损坏，因此航空涡轮发动机的设计重点和瓶颈就在于核心机的设计。 “昆仑”涡喷发动机
大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析
第23卷第6期2008年6月 航空动力学报 Journal of Aerospace Pow er Vol.23No.6 J une 2008 文章编号:100028055(2008)0620976205 大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析 刘大响1,金 捷2,彭友梅1,胡晓煜3 (1.中国航空工业第一集团公司科技委,北京100012; 2.北京航空航天大学航空发动机数值仿真研究中心,北京100083; 3.中国航空工业第一集团公司发展研究中心,北京100012) 摘 要:对军民用大涵道比涡扇发动机的现状和发展趋势等进行了阐述,从国家大型飞机工程的战略目标、大型飞机发动机的重要性和市场前景等方面,对我国大涵道比涡扇发动机的需求、现状和差距进行了初步分析,简要介绍了我国大涵道比涡扇发动机的总体方案,提出了发展我国大涵道比涡扇发动机的主要关键技术,并分别从大涵道比涡扇发动机、国际合作、材料工艺试验条件建设等方面,简要论述了关键技术解决途径与措施建议. 关 键 词:大涵道比涡扇发动机;综述;需求分析;关键技术;措施途径中图分类号:V231 文献标识码:A 收稿日期:2007208209;修订日期:2008204208 作者简介:刘大响(1937-),男,湖南祁东人,教授、博导、工程院院士,主要研究方向:发动机发展战略、发动机总体、稳定性分析 和评定、发动机数值仿真技术等. Summarization of development status and key technologies for large airplane engines L IU Da 2xiang 1,J IN Jie 2,PEN G Y ou 2mei 1,HU Xiao 2yu 3 (https://www.360docs.net/doc/3d7788323.html,mittee of Science and Technology of China Aviation Indust ry Corporation I , Beijing 100012,China ; 2.Aeroengine Numerical Simulation Research Center , Beijing University of Aeronautics and Ast ronautics ,Beijing 100083,China ;3.Develop ment and Research Center of China Aviation Indust ry Corporation I , Beijing 100012,China )Abstract :The develop ment stat us and trends of military and civil high bypass pressure ratio (BPR )t urbofan engines for large airplanes has been summarized in t he paper.In t he as 2pect s of st rategical goals ,importance and marketing foreground of t he high BPR t urbofan engines for national large airplanes engineering in China ,t he requirement s ,stat us and gap s of high BPR t urbofan engines in China have been analysis briefly as well as t he int roduction of t he overall engine scheme for t he high BPR t urbofan engines wit h t he main key technolo 2gies for t he engines.In terms of military and civil high BPR t urbofan engines technologies ,international cooperation ,materials and techniques and test facilities ,some suggestion and app roach have been discussed for t he technical challenges wit h t he develop ment of high BPR t urbofan engines in China. K ey w ords :highbypass pressure ratio (BPR )t urbofan engine ;summarization ; requirement s ;key technologies ;app roach
航空燃气涡轮发动机典型制造工艺
《航空燃气涡轮发动机典型制造工艺》课程教学大纲 执笔：XXX审核：XXX编写日期：2017.05 一、课程的性质和任务 本课程是为高等院校航空发动机制造专业基础课程之一，是航空发动机类专业技术人员的必修课程,也是从事地面燃气轮机、蒸汽轮机、风机、以及其它热旋转动力机械装置的专业技术人员可以选修的课程。通过了解航空燃气涡轮发动机主要零部件的制造工艺、装配和试车技术等，可以在学生的飞行器动力设计知识结构和制造工艺之间架起一座桥梁，通过对工艺知识的了解和掌握，提升工程设计的技术水平。 二、课程的基本内容及要求 要求学生通过各教学环节的学习，达到以下要求：了解航空发动机常用材料、典型零件金属成形工艺及无损检测基本类型；掌握航空燃气轮机的盘、轴、叶片、机匣类零件的制造工艺；掌握航空燃气轮机的装配工艺；了解航空燃气轮机的试车工艺。 1、工艺基础知识 了解航空发动机常用材料 掌握航空发动机的典型零件金属成形工艺 了解航空发动机常用无损检测基本类型 2、叶片制造工艺 掌握航空发动机叶片的结构特点 掌握航空发动机叶片的锻压成形、精密铸造、机械加工、特种加工、表面工程技术和叶片检测。 3、盘类零件制造工艺 掌握航空发动机盘类零件的结构特点
掌握航空发动机盘类零件的毛坯制造、典型加工工艺、鼓筒盘组件的成形及加工工艺、整体叶盘制造工艺、盘类件热处理及表面处理工艺和盘类件、焊接鼓筒盘组件的技术检测 4、轴类零件制造工艺 掌握航空发动机轴类零件的结构特点 掌握航空发动机轴类零件的毛坯制造、加工工艺、热处理、表面处理工艺及检测 5、机匣制造工艺 掌握航空发动机机匣类零件的结构特点 掌握航空发动机机匣类零件的成形工艺、机械加工、热处理工艺、特种工艺及检测 6、装配工艺 掌握航空发动机装配概念、方法、方案、工艺流程、选配、修配、试验、检验方法 掌握航空发动机装配工艺技术准备、典型装配工艺、组合件和部件装配、发动机整机装配及分解 7、试车工艺 了解航空发动机试车工艺 三、成绩考核方式 1、考核方式：本门课程为考试课，采用闭卷形式、笔试方式，考试时间为120分钟。 2、成绩综合评定：总成绩为百分制，包括平时成绩和期末考试卷面成绩两部分，其中平时成绩包括出勤、学习态度、作业、测验和课堂讨论等，占总成绩的30%，期末考试卷面成绩占总成绩的70%。 四、学时分配建议 1、理论学时安排表
航空发动机文献综述
X学院 学院：机电工程学院班级：2008级机制x班姓名：x x 学号：20081060xxxx 指导老师：xxx
文献综述 课题名称：航空发动机制造工艺 前言： 航空发动机是飞行器的核心部件，它是飞行器翱翔蓝天的动力源，其重要性可以用飞行器的“心脏”来形容，它的性能好坏直接关系到飞行器飞行品质的高低，它的发展无不促进着人类航空事业的进步。 1883年汽油内燃机问世之后，为莱特兄弟的“飞行者”号首次飞入蓝天奠定了坚实的基础；喷气式发动研制问世，让人类首次超越了声音的速度，真正做到了再蓝天中自由翱翔，地球因航空旅行时间缩短而促进了经济全球化进程，继而带动了人类社会的发展进步。 人类世界正是因为有了活塞式发动机才实现了蓝天梦，有了空气喷气式发动机才做到了在蓝天之中飞得更高更远。航空发动机改变了人类生活促进了世界进步，追根溯源还是发动机制造工艺的不断发展所致。制造工艺是发动机进步的基石，也是人类前进的助力，它必将在不断进步的同时，更好的改变人类生活，人类生活也必将因装备更好发动机的飞机而愈加美好。 航空发动机制造工艺国际国内现状： 航空发动机的设计和制造是一项复杂的系统性工程，它必须由多团队、多领域、多部门共同参与。该工程涉及到大量的知识与信息，需要在严格的流程管理控制下实现信息之间的交互和协作，以支持并行的、协同的发动机设计和制造。航空发动机产品零组件构型复杂，零部件数量庞大，加工制造精度高，所用工艺方法自然很是繁复，是世界上最主要的一种技术密集型产品。 长期以来，国内的航空发动机的工艺设计与管理水平比较落后，近年来随着计算机在企业的逐渐深入，大部分航空发动机制造企业已摆脱了手工方式的工艺编制，实现了“工艺设计计算机化”。但这种“工艺计算机化”的应用层次依旧较浅，计算机在工艺部门的应用仅仅停留在文字处理，工艺简图绘制等简单应用阶段，工艺编制效率虽有所提高，但并没有脱离传统工艺编制的模式，其缺陷依然存在。 国内的航空发动机制造工艺主要存在以下问题。第一，工艺设计重复工作多，工艺编制效率低。因发动机的工艺设计涉及的内容多，工作量巨大，传统的工艺设计是由工艺师逐件设计的,忽略了同类零件之间的内在联系，同类零件之间在工艺上应用的继承性和一致性，没有得到足够的重视。 第二，工艺设计环境不统一，工艺质量难以保证。不少企业片面追求所谓的“工艺计算机化”，利用基于文字、表格处理软件、二维制图软件等通用软件开发工艺卡片填写系统。这些系统虽有简单、直观的特点和“所见即所得”的界面风格，并取得了一定的应用效果，但由于工艺设计环境五花八门、层次不一，忽视了企业信息化中产品工艺数据间关联关系的重要性，造成工艺数据的准确性、一致性难以保证，工艺设计质量难以保证，工艺信息集成困难等问题。 第三，工艺知识与经验没有得到有效管理与利用，工艺设计智能化程度低。航空发动机的工艺设计与制造是一项技术性、经验性非常强的工作，所涉及的范围十分广泛，用到的信息量相当庞大，并与具体的生产环境及个人经验水平密切相关。现有的工艺设计系统未能提供较好的手段和方式来保留老一辈工艺人员的知识与经验，造成企业知识资源白白浪费、流失。 另外，国内制造工艺还存在各系统问集成性差、工艺信息交流、共享不畅通等问题依旧存在，国内航空发动机制造工艺落后的局面需要改变。 国际航空发动机制造工艺，其现状优于国内的。国际先进航空企业已经大规模使用CAD、
先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势
先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势 一、轻量化、整体化新型冷却结构件制造技术1 整体叶盘制造技术整体叶盘是新一代航空发动机实现结构创新与 技术跨越的关键部件，通过将传统结构的叶片和轮盘设计成整体结构，省去传统连接方式采用的榫头、榫槽和锁紧装置，结构重量减轻、零件数减少，避免了榫头的气流损失，使发动机整体结构大为简化，推重比和可靠性明显提高。在第四代战斗机的动力装置推重比10 发动机F119 和EJ200上，风扇、压气机和涡轮采用整体叶盘结构，使发动机重量减轻20%~30%，效率提高5%~10%，零件数量减少50% 以上。目前，整体叶盘的制造方法主要有：电子束焊接法；扩散连接法；线性摩擦焊接法；五坐标数控铣削加工或电解加工法；锻接法；热等静压法等。在未来推重比15~20 的高性能发动机上，如欧洲未来推重比15~20 的发动机和美国的IHPTET 计划中的推重比20的发动机，将采用效果更好的SiC 陶瓷基复合材料或抗氧化的C/C 复合材料制造整体涡轮叶盘。2 整体叶环（无盘转子）制造技术如果将整体叶盘中的轮盘部分去掉，就成为整体叶环，零件的重量将进一步降低。在推重比15~20 高性能发动机上的压气机拟采用整体叶环，由于采用密度较小的复合材料制造，叶片减轻，可以直接固定在承力环上，从而取消了轮盘，使结构质量减轻70%。目前正
在研制的整体叶环是用连续单根碳化硅长纤维增强的钛基复合材料制造的。推重比15~20 高性能发动机，如美国XTX16/1A 变循环发动机的核心机第3、4 级压气机为整体叶环转子结构。该整体叶环转子及其间的隔环采用TiMC 金属基复合材料制造。英、法、德研制了TiMMC 叶环，用于改进EJ200的3级风扇、高压压气机和涡轮。3 大小叶片转子制造技术大小叶片转子技术是整体叶盘的特例，即在整体叶盘全弦长叶片通道后部中间增加一组分流小叶片，此分流小叶片具有大大提高轴流压气机叶片级增压比和减少气流引起的振动等特点，是使轴流压气机级增压比达到3 或3 以上的有发展潜力的技术。4 发动机机匣制造技术在新一代航空发动机上有很多机匣，如进气道机匣、外涵机匣、风扇机匣、压气机机匣、燃烧室机匣、涡轮机匣等，由于各机匣在发动机上的部位不同，其工作温度差别很大，各机匣的选材也不同，分别为树脂基复合材料、铁合金、高温合金。树脂基复合材料已广泛用于高性能发动机的低温部件，如F119 发动机的进气道机匣、外涵道筒体、中介机匣。至今成功应用的树脂基复合材料有PMR-15（热固性聚酰亚胺）及其发展型、Avimid（热固性聚酰亚胺）AFR700 等，最高耐热温度为290℃~371℃，2020 年前的目标是研制出在425℃温度下仍具有热稳定性的新型树脂基复合材料。树脂基复合材料构件的制造技术是集自动铺带技术（ATL）、自动纤维铺放
世界航空发动机发展史
世界航空发动机发展史 摘要：航空发动机的历史大致可分为两个时期。第一个时期从首次动力开始到第二次世界大战结束。在这个时期，活塞式发动机统治了40年左右。第二个时期从第二次世界大战至今。60多年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，开创了喷气时代。 关键词：活塞式喷气式 航空发动机诞生一百多年来,主要经过了两个阶段。 前40年（1903~1945），为活塞式发动机的统治时期。 后60年（1939~至今），为喷气式发动机时代。在此期间，航空上广泛应用的是燃气涡轮发动机，先后发展了直接产生推力的涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机。亦派生发展了输出轴功率的涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。 一、活塞式发动机统治时期 很早以前，我们的祖先就幻想像鸟一样在天空中自由飞翔，也曾作过各种尝试，但是多半因为动力源问题未获得解决而归于失败。最初曾有人把专门设计的蒸汽机装到飞机上去试，但因为发动机太重，都没有成功。到19世纪末，在内燃机开始用于汽车的同时，人们即联想到把内燃机用到飞机上去作为飞机飞行的动力源，并着手这方面的试验。 1903年，莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后，成功地用到他们的"飞行者一号"飞机上进行飞行试验。这台发动机只发出8.95 kW的功率，重量却有81 kg，功重比为0.11kW/daN。发动机通过两根自行车上那样的链条，带动两个直径为2.6m的木制螺旋桨。首次飞行的留空时间只有12s,飞行距离为36.6m。但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重于空气飞行器的成功飞行。 在两次世界大战的推动下，活塞式发动机不断改进完善，得到迅速发展，第二次世界大战结束前后达到其技术的顶峰。发动机功率从近10kW提高到2500kW 左右，功率重量比（发动机功率与发动机质量的重力之比，简称功重比，计量单位是kW/daN）从0.11kW/daN提高到1.5kW/daN，飞行高度达15000m，飞行速
详解航空涡轮发动机
详解航空涡轮发动机（一） 【字体大小：大中小】引言 古往今来，人类飞上天空的梦想从来没有中断过。古人羡慕自由飞翔的鸟儿，今天的我们却可以借助 飞机来实现这一理想。鸟儿能在天空翻飞翱翔，靠的是有力的翅膀；而飞机能够呼啸驰骋云端，靠的是强劲的心脏航空涡轮发动机。 航空涡轮发动机，也叫喷气发动机，包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机等几大类，是由压气机、燃烧室和涡轮三个核心部件以及进气装置、涵道、加力燃烧室、喷管、风扇、螺旋桨和其它一些发动机附属设备比如燃油调节器、起动装置等组成的。其中，压气机、燃烧室和涡轮这三大核心部件构成了我们所说的”核心机"。每个部件的研制都要克服巨大的技术困难，因而航空涡轮发动机是名副其实的高科技产品，是人类智慧最伟大的结晶，其研制水平是一个国家综合国力的集中体现。目前世界上只有美、俄、法、英等少数几个国家能独立制造拥有全部自主知识产权的航空涡轮发动机。 2002年5月，中国自行研制的第一台具有完全自主知识产权、技术先进、性能可靠的航空涡轮发动机一一”昆仑"涡喷发动机正式通过国家设计定型审查，它标志着我国一跃成为世界第五大航空发动机设计生产国。”昆仑"及其发展型完全可以满足今后若干年内我军对中等偏大推力涡喷发动机的装机要求，将来在其基础上发展起来的小涵道比涡扇发动机还可以满足我国未来主力战机的动力要求，是我国航空涡轮发动机发展史上的里程碑。 要了解航空涡轮发动机，首先要从它的最关键部分--核心机开始。核心机包括压气机、燃烧室和涡轮 三个部件，它们都有受热部件，工作条件极端恶劣，载荷大，温度高，容易损坏，因此航空涡轮发动机的设计重点和瓶颈就在于核心机的设计。 详解航空涡轮发动机（二） 【字体大小：大中小】压气机 压气机的作用是将来自涡轮的能量传递给外界空气，提高其压力后送到燃烧室参与燃烧。因为外界空气的单位体积含氧量太低，远小于燃烧室中的燃油充分燃烧所需的含氧量。所以如果外界空气不经过压缩， 那么发动机的热力循环效率就太低了。 在航空涡轮发动机上使用的压气机按其结构和工作原理可以分为两大类，一类是离心式压气机，一类 是轴流式压气机。离心式压气机的外形就像是一个钝角的扁圆锥体。由于其迎风面积大，现在已经不在主流航空涡喷/涡扇发动机中使用了，仅在涡轴发动机中有一些应用。轴流式压气机因其中主流的方向与压气 机轴平行而得名，它是靠推动气流进入相邻叶片间的扩压信道来实现气流增压的。轴流式压气机具有体积小、流量大、效率高的特点，虽然轴流式压气机单级增压比不大（约 1.3?1.5），但是可以将很多级压气 机叶片串联起来，一级一级增压，其乘积就是总的增压比。轴流式压气机的这些优点，使其成为现代航空涡轮发动机的首选。 压气机的主要设计难点在于要综合保证效率、增压比和喘振裕度者三大主要性能参数满足发动机的要求。 压气机效率是衡量压气机性能好坏的重要指标，它反映了气流增压过程中产生能量损失的大小，如果效率太低，能量损失过大，压气机就是岀力不讨好。 增压比是指压气机岀口气压与进口气压之比，这个参数决定了压气机给后面的燃烧室提供的”服务质量"的好坏以及整个发动机的热力循环效率。目前人们的目标是提高压气机的单级增压比。比如在GE公司的J-79涡喷发动机上用的压气机风扇有17级之多，平均单级增压比为1.16，这样17级叶片的总增压比大约在12.5左右；而F-22的F-119涡扇发动机的压气机中，3级风扇和6级高压压气机的总增压比就达到了25左右，平均单级
航空发动机发展史
航空发动机发展史 航空发动机诞生一百多年来,主要经过了两个阶段：前40年（1903~1945），为活塞式发动机的统治时期；后60年（1939~至今），为喷气式发动机时代。在此期间，航空上广泛应用的是燃气涡轮发动机，先后发展了直接产生推力的涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机。亦派生发展了输出轴功率的涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。 一、活塞式发动机统治时期 很早以前，我们的祖先就幻想像鸟一样在天空中自由飞翔，也曾作过各种尝试，但是多半因为动力源问题未获得解决而归于失败。最初曾有人把专门设计的蒸汽机装到飞机上去试，但因为发动机太重，都没有成功。到19世纪末，在内燃机开始用于汽车的同时，人们即联想到把内燃机用到飞机上去作为飞机飞行的动力源，并着手这方面的试验。 1903年，莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后，成功地用到他们的"飞行者一号"飞机上进行飞行试验。这台发动机只发出8.95 kW的功率，重量却有81 kg，功重比为0.11kW/daN。发动机通过两根自行车上那样的链条，带动两个直径为2.6m的木制螺旋桨。首次飞行的留空时间只有12s,飞行距离为36.6m。但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重于空气飞行器的成功飞行。 在两次世界大战的推动下，活塞式发动机不断改进完善，得到迅速发展，第二次世界大战结束前后达到其技术的顶峰。发动机功率从近10kW提高到2500kW 左右，功率重量比（发动机功率与发动机质量的重力之比，简称功重比，计量单位是kW/daN）从0.11kW/daN提高到1.5kW/daN，飞行高度达15000m，飞行速度从16km/h提高到近800km/h，接近了螺旋桨飞机的速度极限。 20世纪30~40年代是活塞式发动机的全盛时期。活塞式发动机加上螺旋桨，构成了所有战斗机、轰炸机、运输机和侦察机的动力装置；活塞式发动机加上旋翼，构成所有直升机的动力装置。著名的活塞式发动机有：美国普拉特·惠特尼公司（简称普·惠公司）的“黄蜂”系列星形气冷发动机，气缸7~28个，功率970~2500kW，广泛用于各种战斗机、轰炸机和运输机。 带螺旋桨的活塞式发动机的最大缺点是飞行速度受到限制（800km/h以下）。
我国航空发动机行业现状及发展趋势预测分析
2016年我国航空发动机行业现状及2017市场发展趋势预测分析 中商情报网讯：近年来，我国已经形成较完整的航空发动机产业链和相应的 生产布局。2011年我国整个航空发动机市场规模约为200亿元人民币，其中军 用约占70%；民用约占30%，预计到2020年，我国航空发动机产业市场规模将 突破千亿元大关。 中国航空发动机市场规模及预测，2011年-2020年如下图所示： 一、航空发动机整体情况 航空发动机作为飞机动力源，是决定飞机性能的重要因素。航空发动机集中 了机械制造行业几乎所有的高精尖技术，因此航空发动机技术水平的高低是一个 国家工业实力的重要标志。目前世界上能制造飞机的国家很多，但是能独立研制 航空发动机的只有美国、俄罗斯、英国、法国、中国等少数几个国家，而全球民 用航空发动机市场基本被欧美企业垄断。 航空发动机产业空间广阔，未来20年全球民用航空发动机市场规模将达到 14,360亿美元，军用航空发动机市场规模将达到4,300亿美元。 二、航空发动机电子技术 随着发动机测试技术和控制技术的快速发展，发动机系统已从传统的机械系 统向机电系统发展，而且发动机电子技术所占比例不断提高。在航空发动机领域， 以发动机参数采集器和发动机电子控制系统为代表的发动机电子系统的采用极 大推动了发动机电子技术的发展。 （一）发动机参数采集器基本情况 发动机参数采集器属于发动机状态监视装置。这类设备主要进行发动机重要 参数的采集、处理和存储，发动机气路参数趋势分析，发动使用寿命监视，发动 机振动监视，发动机健康管理等。发动机参数采集器可以跟踪采集航空发动机运 行中的工作状态和故障信息，并进行处理，分析出航空发动机部件的性能退化情 况或者根据处理后的数据对故障进行诊断、分析故障原因、性质、部位及发展趋 势，根据具体情况采取必要的维护措施。这类电子状态监视与故障诊断系统对航 空发动机早期故障诊断征兆的及时发现与及时处理具有重要作用，可以避免相关 事故的发生，保障飞行安全，同时还可以“视情维修”，大大节省维修成本与维修 时间，对使用方和维修商都会带来明显的经济效益。 目前国内外飞机都逐渐采用发动机参数采集器取代传统的发动机仪表，新飞 机制造和老飞机改造产生了较大容量的市场。晨曦航空是国内率先研制发动机参 数采集器的企业之一，是国内直升机发动机参数采集器最大供应商。 （二）航空发动机电子控制领域基本情况
对航空发动机研究和发展规律的认识
收稿日期:2001-07- 18 对航空发动机研究和发展规律的认识 江和甫 蔡 毅 斯永华 (中国燃气涡轮研究院 成都#610500) 摘要:探讨了世界上航空发达国家航空发动机技术加速发展的态势。分析了我国航空动力技术预先研究的现状及存在的问题。加深了对航空发动机发展规律的认识。对如何振兴航空、动力先行,把我国航空发动机搞上去,走自主创新的发展道路提出了建议。关键词:航空发动机;研究;发展 Understanding the Law of aero -engine Research and Development JIANG He -fu &CAI Yi &SI Yong -hua (China Gas Turbine Establishment,Chengdu 610500)Abstract:T his paper discusses the accelerated developing trend of aero -eng ine technolog ies in developed countries.The present situation and existing problems in China aero -propulsion technology research have been introduced.A deeper understanding of the law of aero -engine development has been made.Also,suggestions to v italize China aviation industry w ith putting propulsion in the first place in a manner of /creating and acting on our ow n 0is put forward. Key words:aero -engine;research;development 1 引言 航空发动机研制涉及众多专业的前沿技术成果,是一种属于多学科综合技术的/高科技产品0。世界上能研制飞机的国家很多,真正能独立研制先进航空发动机的只有美国、英国、法国、俄罗斯等四个国家。因此,它是一个国家科学技术水平和综合 技术能力的标志,甚至是综合国力的象征。 2 现状分析 世界上航空发达国家诸如美国等都十分重视航 空动力技术的发展,倾注了巨大的人力、物力、财力,执行了一系列旨在促进航空动力技术进步的研究计划。如:美军方从20世纪50年代开始实施的航空推进技术探索发展计划以及70年代实施的先进战术战斗机发动机计划(ATFE );先进涡轮发动机燃气发生器计划(AT EGG)和飞机推进分系统综合计划。此外,NASA 在70年代末还实施了发动机部件改进计划,高效节能发动机计划(E 3),先进螺旋桨计划和发动机热端部件技术计划(HOST )。这些计划为各种先进军民用发动机提供了坚实的技术基础,并使美国达到了当今世界领先的水平,推出了一代又一代先进军民用发动机,跨上了一个又一个技术
飞机动力设备解析涡轮喷气发动机的优缺点
飞机动力设备解析：涡轮喷气发动机的优缺点 这类发动机具有加速快、设计简便等优点，是较早实用化的喷气发动机类型。但如果要让涡喷发动机提高推力，则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比，这将会使排气速度增加而损失更多动能，于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此涡喷发动机油耗大，对于商业民航机来说是个致命弱点。 涡轮风扇喷气发动机 二战后，随着时间推移、技术更新，涡轮喷气发动机显得不足以满足新型飞机的动力需求。尤其是二战后快速发展的亚音速民航飞机和大型运输机，飞行速度要求达到高亚音速即可，耗油量要小，因此发动机效率要很高。涡轮喷气发动机的效率已经无法满足这种需求，使得上述机种的航程缩短。因此一段时期内出现了较多的使用涡轮螺旋桨发动机的大型飞机。实际上早在30年代起，带有外涵道的喷气发动机已经出现了一些粗糙的早期设计。40和50年代，早期涡扇发动机开始了试验。但由于对风扇叶片设计制造的要求非常高。因此直到60年代，人们才得以制造出符合涡扇发动机要求的风扇叶片，从而揭开了涡扇发动机实用化的阶段。 50年代，美国的NACA（即NASA 美国航空航天管理局的前身）对涡扇发动机进行了非常重要的科研工作。55到56年研究成果转由通用电气公司（GE）继续深入发展。GE在1957年成功推出了CJ805-23型涡扇发动机，立即打破了超音速喷气发动机的大量纪录。但最早的实用化的涡扇发动机则是普拉特·惠特尼（Pratt & Whitney）公司的JT3D涡扇发动机。实际上普·惠公司启动涡扇研制项目要比GE晚，他们是在探听到GE在研制CJ805的机密后，匆忙加紧工作，抢先推出了了实用的JT3D。 1960年，罗尔斯·罗伊斯公司的“康威”（Conway）涡扇发动机开始被波音707大型远程喷气客机采用，成为第一种被民航客机使用的涡扇发动机。60年代洛克西德“三星”客机和波音747“珍宝”客机采用了罗·罗公司的RB211-22B大型涡扇发动机，标志着涡扇发动机的全面成熟。此后涡轮喷气发动机迅速的被西方民用航空工业抛弃。 涡轮风扇喷气发动机的原理 涡桨发动机的推力有限，同时影响飞机提高飞行速度。因此必需提高喷气发动机的效率。发动机的效率包括热效率和推进效率两个部分。提高燃气在涡轮前的温度和压气机的增压比，就可以提高热效率。因为高温、高密度的气体包含的能量要大。但是，在飞行速度不变的条件下，提高涡轮前温度，自然会使排气速度加大。而流速快的气体在排出时动能损失大。因此，片面的加大热功率，即加大涡轮前温度，会导致推进效率的下降。要全面提高发动机效率，必需解决热效率和推进效率这一对矛盾。 涡轮风扇发动机的妙处，就在于既提高涡轮前温度，又不增加排气速度。涡扇发动机的结构，实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮，这些涡轮带动一定数量的风扇。风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样，送进压气机（术语称“内涵道”），另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出（“外涵道”）。因此，涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。这时，为提高热效率而提高涡轮前温度，可以通过适当的涡轮结构和增大风扇直径，使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道，从而避免大幅增加排气速度。这样，热效率和推进效率取得了平衡，发动机的效率得到极大提高。效率高就意味着油耗低，飞机航程变得更远。 涡轮风扇喷气发动机的优缺点 如前所述，涡扇发动机效率高，油耗低，飞机的航程就远。 但涡扇发动机技术复杂，尤其是如何将风扇吸入的气流正确的分配给外涵道和内涵道，是极大的技术难题。因此只有少数国家能研制出涡轮风扇发动机，中国至今未有批量实用化的国产涡扇发动机。涡扇发动机价格相对高昂，不适于要求价格低廉的航空器使用。
详解航空涡轮发动机-卷
涡喷/涡扇/涡桨 简单地说，从外形上看，就像搭积木一样，把压气机、燃烧室和涡轮这三大核心部件装在一根管子（术语叫做“涵道”）里面，后面再加上加力燃烧室、喷管，就是一台标准的涡轮喷气发动机，简称涡喷。在涡喷的前端加上直径较大的螺旋桨，就是涡轮螺旋桨发动机，简称涡桨。将涡桨的螺旋桨外边套上一个管子（外涵道，原来的那根管子就叫内涵道），就成了涡轮风扇发动机，简称涡扇。当然，上边说的只是为了便于理解而大大简化的定义，而实际上远远没有那么简单，特别是从涡喷到涡扇的这一步。 涡喷、涡扇和涡桨的主要区别在于发动机的推力组成不同。 涡喷最简单，根据牛顿第三定律——作用力等于反作用力，涡喷发动机把燃烧后的高温高压气流以很高的速度排出喷管，相应地获得一个向前的推力。涡扇和涡桨就复杂一点了，其推力组成除了喷管排气的推力，还要加上前面风扇或螺旋桨向后吹风产生的拉力。 更详细地说起来，就不能不提到我们平常所说的“涡喷费油，涡扇次之，涡桨省油”。为什么这么说呢？如前所述，涡喷发动机的推力是由喷管排气产生的，但是排出的这股气流还有很高的速度、温度和压力。当气流喷出喷管后，其中残余的热能、动能和压力能就不能对发动机总推力有任何贡献，所以浪费了燃油，这种浪费是十分惊人的。涡喷发动机的优点在于：一方面，由于其迎风面积小，故总体阻力较小，雷达反射面积也相应减少，适合应用于主要在地面引导下遂行国土防空任务的高空高速截击机上。另一方面，随着超视距空战的发展，对战斗机高速巡航性能的重视又有所回升，而阻力较小的涡喷飞机可以较容易地实现超音速巡航。 涡扇发动机则不同。设计师们在涡扇发动机上采取了几点措施，有效地利用了排气中的残余能量。首先，在发动机前部设置风扇，利用风扇排气产生推力。这个风扇需要由后边的涡轮驱动，当燃气冲击涡轮，驱动前部风扇的时候，由于其对涡轮做功，气流的温度、速度和压力都有所下降，这就降低了排气的能量损失。其次，在军用涡扇发动机上，外涵道来流（风扇排气）在加力燃烧室与高温燃气混合，被其加热、加速、增压，混合后排气的总体温度、速度和压力进一步下降，但此时的总排气质量上升，大幅度增加了总推力。在目前，只要设计上需要，涡喷发动机能达到的技术指标，涡扇发动机几乎都能达到，由于耗油率显著降低，在航程上又具有涡喷发动机无法比拟的巨大优势，所以当今世界上的先进战斗机均采用小涵道比的大推力涡扇发动机。
航空发动机燃烧室的现状和发展
航空发动机燃烧室的现状和发展 田明 （航空工程系飞动1601 学号：1240801160145） 摘要：燃烧室（又称主燃烧室）是用来将燃油中的化学能转变为热能，将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许的温度。燃烧室是航空发动机三大核心部件之一，其性能直接影响整个发动机性能。本文将介绍航空发动机燃烧室发展的现状和未来，涵盖对燃烧室的设计要求、一些先进的创新燃烧室、燃烧室的一些技术特点和先进的低污染燃烧技术以及对与未来航空发动机燃烧室方面的展望。 关键词：航空发动机；燃烧室；主动燃烧控制；氢燃烧；低污染燃烧技术 0 引言 现代航空发动机燃烧室建立在高性能、高可靠性、宽稳定工作范围的设计基础上。由于发动机的发展要求不断提高推重比，因此，它必须在更高压比和燃烧室进、出口温度下工作，同时期望高功率下热力循环更有效，这将使未来的发动机工作循环不可避免的产生较高的NOx 和烟排放，因此，低污染设计就成为燃烧室性能的关键指标之一。[1]本文主要论述现代军用发动机燃烧室和新型燃烧室，并简明论述传统燃烧室的重要改进和设计思想、方法的变化，提出研发的主要框架。 1 现代燃烧室的技术特点 燃烧室是由进气装置（阔压器）、壳体、火焰筒、喷嘴和点火器等基本构件组成，根据主要构件结构形式的不同，燃烧室有分管（单管）环管和环形三种基本类型。 燃烧室的工作条件十分恶劣，而燃烧室的零组件主要是薄壁件，工作时常出现翘曲、变形、裂纹、积碳、过热、烧穿等故障。[2]为此，燃烧室的设计应满足以下要求： （1）在地面和空气的各种气象条件和飞行条件下，启动点过迅速可靠。 （2）在飞行包线内，在发动机一切正常工作状态下，燃烧室应保证混合气稳定的燃烧，具有高的完全燃烧系数和低的压力损失系数。 （3）保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧，燃气的火舌要短，特别是不能有余焰流出燃烧室，还应减少排气污染物的产生。 （4）出口的燃气温度场沿圆周要均匀，沿叶片应保证按涡轮要求的规律分布。 （5）燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性，以及良好的冷却和可靠的热补偿，减小热应力。 （6）燃烧室的外轮廓尺寸要小，轴向尺寸要短，重量要轻，具有高的容热强度。燃烧室的结构要简单，有良好的使用性能，维护检查方便，使用期限长。 2 燃烧室设计和研究方法的进展 2.1 燃烧室设计的重要改变 （1）火焰筒是燃烧室的主要构件，是组织燃烧的场所。由于燃烧室进、出口温度的提高使火焰筒主燃区温度很高，火焰筒壁面温度相应升高，因此，需要更多的冷却空气用于火焰筒壁面冷却，这相应减少了火焰筒头部的进气量。 （2）火焰筒按其制造方法，可以分为机械加工和钣金焊接两种类型；按其冷却散热方式，又可分为散热片式和气膜式。火焰筒进气规律的创新设计与传统设计不同。传统设计是指主燃孔、掺混孔和气膜孔的进气规律；创新设计是指采用火焰筒头部和喷嘴的进气占总进气量的80%~85%，其余为气膜冷却进气的进气规律，基本上无主燃孔和掺混孔，以此实现足够的温升和保证发动机循环工作中的燃烧效率。这更减少了火焰筒的冷却空气，与长寿命设计有很大矛盾。