先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势
航空发动机叶片关键技术发展现状分析
航空发动机叶片关键技术发展现状分析航空发动机叶片是航空发动机的重要组成部分,直接影响着发动机的性能和效率。
随着航空工业的不断发展,对于航空发动机叶片的要求也越来越高,因此其关键技术的发展成为了航空发动机领域的热点之一。
本文将对航空发动机叶片关键技术的发展现状进行分析,并展望未来的发展方向。
一、材料技术航空发动机叶片的材料是决定其性能的关键。
在过去,镍基高温合金一直是航空发动机叶片的主要材料,因为其具有良好的高温强度和抗氧化性能。
随着航空发动机工作温度的不断提高,传统的镍基高温合金已经不能满足发动机叶片的性能要求。
人们开始研发新型的高温合金材料,如含铱的单晶高温合金、含有强化相的高温合金等。
这些新材料具有更高的工作温度和良好的高温强度,能够更好地适应发动机叶片的工作环境。
除了材料的改进,还有一些新型材料的应用也在不断推进,比如碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料具有优异的高温强度、轻质化和抗腐蚀等性能,逐渐成为航空发动机叶片的新材料选择。
碳纤维复合材料的成型工艺、连接方式、性能预测等方面的技术问题还有待解决,需要进一步的研究和发展。
二、制造技术航空发动机叶片的制造技术一直是航空工业发展的重要方向之一。
传统的叶片制造采用的是铸造和数控加工工艺,虽然能够满足一定的叶片质量和形状要求,但在材料利用率、制造周期、成本和精度等方面还存在着一定的不足。
近年来,随着增材制造技术的逐渐成熟,人们开始尝试使用增材制造技术来制造航空发动机叶片。
增材制造技术可以实现对叶片内部结构的优化设计,提高材料的利用率;同时可以实现叶片的快速制造,减少制造周期和成本。
目前,增材制造技术在航空发动机叶片制造领域的应用还处于起步阶段,但其潜力巨大,未来有望成为叶片制造的重要技术。
在叶片表面处理方面,热障涂层技术一直是航空发动机叶片的重要技术之一。
热障涂层不仅可以提高叶片的抗氧化性能,增加寿命,还可以降低叶片的工作温度,提高发动机的热效率。
目前,随着热障涂层技术的不断发展,新型的多层复合热障涂层、纳米涂层等新技术不断出现,为航空发动机叶片的表面处理提供了更多的选择。
航空发动机研究发展趋势和技术创新
航空发动机研究发展趋势和技术创新航空发动机是飞机的核心部分,对飞机的性能、安全等方面起着至关重要的作用。
随着航空业的不断发展,航空发动机也在不断地发展和创新,为飞机带来更优秀的性能和更高效的能源利用。
本文将从航空发动机的研究发展趋势和技术创新两个方面探讨航空发动机的最新动态。
一、航空发动机研究发展趋势航空发动机的研究与创新一直是航空业的重中之重。
在过去的几十年里,航空发动机的研究方向主要集中在提高推力、减少燃料消耗和对环境的影响等方面。
近年来,随着新材料、新技术的不断涌现,航空发动机的研究方向也发生了一些变化。
1.低噪音随着城市化的不断加速,机场周边的居民数量也不断增加,这就会给机场带来噪声污染的问题。
因此,航空发动机的低噪音方面也成为了当前的研究热点。
在发动机设计方面,通过减少涡流和通过改进发动机进气和出气口等措施可以减少噪音的产生。
2.高效率航空发动机的高效率对节约燃料和降低碳排放都有着非常重要的意义。
在飞机设计中,有效率和节约燃料的目标是不可分离的。
目前,一些航空发动机设计采用了新型的材料,如复合材料,这些材料能够减轻发动机质量,从而产生更高的推力和效率。
3.自我诊断航空发动机是飞机的核心部件,它的安全性对飞机的安全具有至关重要的作用。
因此,如何及时预测并修复发动机的故障十分重要。
近年来,一些发动机设计者将自我诊断系统加入到新的航空发动机中,这些系统能够实时监控发动机的状况,并自动诊断可能的故障。
二、技术创新随着新材料和新技术的不断涌现,航空发动机的技术也在不断地更新。
下面将介绍几种最新的技术创新。
1.3D打印技术3D打印技术是一种非常流行的技术,在航空发动机设计中,3D打印技术也开始受到越来越多的应用。
使用3D打印技术,可以制造出更加复杂、精细的发动机部件,这种新技术的使用能够极大地加快发动机部件的制造速度。
2.纳米技术纳米技术是指从纳米尺度上操控和利用物质的技术,它的应用范围非常广泛。
航空发动机关键材料技术的发展现状与趋势
1、航空发动机关键材料技术的发展现状与趋势航空发动机是在高温、高压、高速旋转的恶劣环境条件下长期可靠工作的复杂热力机械,在各类武器装备中,航空发动机对材料和制造技术的依存度最为突出,航空发动机高转速、高温的苛刻使用条件和长寿命、高可靠性的工作要求,把对材料和制造技术的要求逼到了极限。
材料和工艺技术的发展促进了发动机更新换代,如:第一、二代发动机的主要结构件均为金属材料,第三代发动机开始应用复合材料及先进的工艺技术,第四代发动机广泛应用复合材料及先进的工艺技术,充分体现了一代新材料、一代新型发动机的特点。
在航空发动机研制过程中,设计是主导,材料是基础,制造是保障,试验是关键。
从总体上看,航空发动机部件正向着高温、高压比、高可靠性发展,航空发动机结构向着轻量化、整体化、复合化的方向发展,发动机性能的改进一半靠材料。
据预测,新材料、新工艺和新结构对推重比12~15一级发动机的贡献率将达到50%以上,从未来发展来看,甚至可占约2/3。
因此,先进的材料和制造技术保证了新材料构件及新型结构的实现,使发动机质量不断减轻,发动机的效率、使用寿命、稳定性和可靠性不断提高,可以说没有先进的材料和制造技术就没有更先进的航空发动机。
正是由于不断提高的航空发动机性能对发动机材料与制造技术提出了更高的要求,各航空发达国家都投入了大量人力、物力和财力,对航空发动机用的材料与制造技术进行全面、深入的研究,取得了丰硕的成果,满足了先进发动机的技术要求。
从国外航空发动机材料与制造技术的发展情况来看,加强材料与制造技术工程化研究是缩短发动机研制周期、减少应用风险、增加研制投入产出比最有效的途径之一。
因此从20世纪70年代至今,航空发达国家安排了一系列的发动机材料和制造技术工程化研究计划,规划了整个材料和制造技术领域的发展方向,为各种先进军、民用发动机提供了坚实的技术基础。
如美国综合高性能发动机技术(IHPTET)计划、下一代制造技术计划(NG-MTI),美国空军复合材料经济可承受性计划(CAI)等(见表1)。
我国航空工业的发展现状和前景
我国航空工业的发展现状和前景我国航空工业是我国先进制造业中的关键领域之一,其发展现状和前景备受瞩目。
随着中国国内市场规模的不断扩大和国际市场需求的增加,我国航空工业的竞争力得到了显著提高。
虽然我国航空工业在技术和制造能力方面尚存在不足,但是已经走过了一段漫长的发展历程。
本文将着重探讨我国航空工业的发展现状和前景,分析其存在的问题,并提出了相应的建议。
一、我国航空工业的发展历程我国航空工业始于20世纪50年代。
自那时以来,中国航空工业的发展取得了显著的成就。
在过去的几十年里,我国在航空器研制、制造、运营等各方面都取得了重大的进展。
1980年代,我国开始进军航空客机市场,1990年代初期,我国研制出了ARJ21支线客机,并开始在国内外广泛使用。
此后,我国航空工业的技术和制造能力得到了显著提高。
二、我国航空工业的主要成就在我国航空工业的发展历程中,其主要成就如下:1. 航空器制造能力显著提高。
我国的航空器制造业已经发展成为了一个集设计、研发、制造、试飞、维修一体的完整产业体系。
现在,中国制造的波音737系列支线客机成为全球热销产品之一,同时大型客机C919也将支线客机带来的技术成果转化到了国产大飞机上。
2. 航空科技获得突破。
在航空领域,我国已经在很多科研领域取得了重大突破,例如:航空材料、发动机等领域。
随着科技的不断提升,我国的航空产业也已进入了全球领先水平。
不过,在科技领域发展上我们还需要加强,应该改变过去科技跟不上组装生产的模式。
3. 先进航空系统和设施得到了建设。
自1960年代开始,我国采取了一系列政策措施,包括:加强科技研发、发展国内航空器制造等,从原有的大型客机到军用喷气式飞机、目前的运载火箭等,已经完成了从“引进来”到“走出去”的历史转变。
以上成就表明,我国航空工业发展的实力和潜力十分巨大,同时也处在一个重要的历史时期。
但是,在快速发展的过程中,我国航空工业也面临着问题和挑战。
三、我国航空工业存在的问题1. 航空制造核心技术和人才短缺我国航空制造的核心技术尚未跟上高速发展的需求。
航空发动机叶片关键技术发展现状分析
航空发动机叶片关键技术发展现状分析航空发动机叶片是航空发动机的核心部件之一,它对于发动机的性能和效率起着至关重要的作用。
随着航空工业的发展,航空发动机叶片的关键技术不断演进和创新,以满足航空业对于更高性能和更低排放的需求。
1. 材料技术的进步:航空发动机叶片的材料选择十分关键,需要具备高温、高压和高强度的特性。
传统的材料如镍基合金和钛合金已经相当成熟,但随着发动机运行环境的要求不断提高,需要开发新的高性能材料。
高温合金、陶瓷基复合材料和先进的纳米材料等,都成为当前研究的热点。
这些新材料的应用可以提升发动机叶片的工作温度、耐腐蚀性和机械强度,从而提高发动机的整体性能。
2. 制造和加工技术的创新:制造和加工技术的创新可以提高发动机叶片的精度和质量,并减少制造成本。
数控车削、激光制造和电化学加工等先进制造技术的应用,可以提高叶片的表面质量、减少机械加工残留应力,并提高加工效率。
利用3D打印技术可以实现叶片的快速成型,以及实现复杂结构和内部流道的设计和制造。
3. 气动设计和优化技术:气动设计和优化技术可以改善叶片的气动性能,提高发动机的燃烧效率和推力。
通过数值模拟和流场分析等手段,可以对叶片的气动特性进行优化和改进。
通过优化叶片的气动外形设计、增加气动表面的流动控制装置和进出口流道的优化设计等方式,可以减少湍流损失,降低气动噪声,并提高发动机的燃烧效率。
4. 热管理技术的创新:叶片的工作温度是制约叶片寿命和性能的重要因素之一。
热管理技术的创新可以有效地降低叶片的工作温度,提高叶片的寿命和可靠性。
通过热隔离层、冷却通道和热管等技术手段,可以实现对叶片的热控制和热传递,保证叶片的温度在可控范围内。
航空发动机叶片关键技术的发展趋势是朝着高温、高强度、高效率和低排放的方向发展。
材料技术的进步、制造和加工技术的创新、气动设计和优化技术的提升以及热管理技术的创新,都是当前研究和发展的重要方向。
随着航空工业的不断发展,航空发动机叶片关键技术将不断创新和突破,以满足航空业对于更高性能和更低排放的需求。
航空发动机叶片关键技术发展现状分析
航空发动机叶片关键技术发展现状分析航空发动机叶片是飞机发动机中的重要部件,直接影响着发动机的性能和效率。
随着航空业的不断发展和飞机的不断更新换代,航空发动机叶片的关键技术也在不断发展和完善。
本文将对航空发动机叶片关键技术的发展现状进行分析。
一、材料技术的发展航空发动机叶片的材料一直是制约其性能和寿命的关键因素。
随着材料技术的不断发展,新型材料的应用为航空发动机叶片的性能提升提供了更大空间。
目前,高强度、高温耐久性和抗疲劳性能极强的镍基、钛基、铝基高温合金已经成为航空发动机叶片的主流材料。
复合材料在航空发动机叶片中的应用也逐渐增加,其轻质、高强度和耐腐蚀性能使得航空发动机叶片在提高性能的同时减轻了重量。
二、设计优化技术的应用现代航空发动机叶片的设计优化技术已经实现了从传统的基于经验的造型设计向基于计算机辅助设计、计算流体力学模拟和多目标优化的智能化设计方法的转变。
通过结构和流体力学的综合优化设计,可以使得叶片的气动性能、强度和动力性能得到进一步提高,大大提高了航空发动机叶片的效率和使用寿命。
三、制造技术的进步航空发动机叶片的制造技术一直是航空业的重点研究领域之一。
随着3D 打印、精密铸造、精密锻造等新型制造技术的应用,航空发动机叶片的制造工艺得到了全面提升。
这些新型制造技术使得叶片的内部结构更加复杂,表面更加光滑,同时也提高了叶片的精密度和一致性。
由于新型制造技术可以在更短的时间内完成生产,使得航空发动机叶片的制造周期大大缩短,有利于提高产能和降低成本。
四、动态性能的研究航空发动机叶片在使用过程中会受到复杂的动载荷,如高速旋转、受热冷、气动载荷等,因此对叶片的动态性能研究非常重要。
目前,国内外对航空发动机叶片的动态性能研究已经取得了重要进展,包括模态分析、疲劳寿命预测、冲击响应等方面。
这些研究成果为提高航空发动机叶片的可靠性和寿命提供了重要的技术支持。
五、智能化监测技术的应用航空发动机叶片的状态监测一直是航空业的研究热点之一。
航空发动机叶片关键技术发展现状分析
航空发动机叶片关键技术发展现状分析航空发动机叶片是航空发动机的核心部件之一,其性能直接影响着飞机的动力性能和燃油效率。
随着航空工业的快速发展,航空发动机叶片的关键技术也在不断地推陈出新,取得了一系列重要进展。
本文将从材料、制造工艺和设计优化三个方面对航空发动机叶片关键技术的发展现状进行分析。
一、材料技术的发展航空发动机叶片的材料要求具有高温、高强度、抗腐蚀和轻质化等特性。
在过去,镍基合金一直是航空发动机叶片的主要材料,但是随着飞行速度和工作温度的不断提高,传统的镍基合金已经无法满足航空发动机叶片的要求。
为了满足新一代航空发动机叶片对材料性能的需求,近年来,高温合金、陶瓷基复合材料、纳米材料等新材料相继应用到航空发动机叶片中。
高温合金因其具有良好的高温强度和抗氧化性能,成为了航空发动机叶片的主要材料。
陶瓷基复合材料由于其轻质、高温强度和抗腐蚀性等优点,也在航空发动机叶片中得到了广泛的应用。
纳米材料的应用也为航空发动机叶片的材料技术带来了新的突破。
纳米材料具有优异的力学性能和热学性能,能够显著提高航空发动机叶片的综合性能,使航空发动机在高温和高速条件下获得更好的工作表现。
二、制造工艺的发展航空发动机叶片的制造工艺一直是航空制造业的重要研究方向之一。
在过去,航空发动机叶片的制造主要采用锻造、铸造和精密加工等传统工艺,但这些工艺在生产效率、质量控制和成本方面存在一些问题。
为了满足航空发动机叶片对制造工艺的要求,现代制造技术日趋成熟,包括数控加工、激光熔化成形、超声波成形等先进制造技术逐渐应用到航空发动机叶片的制造中。
激光熔化成形技术能够直接将金属粉末熔化成所需形状的叶片,无需模具,制造成本低、效率高,且能够生产出复杂形状的叶片结构,因此备受关注。
超声波成形技术也能够将金属板材通过超声波振动成形成叶片,其制造过程简单、成本低廉,且能够实现一次成形,提高了叶片的制造效率和质量。
三、设计优化的发展航空发动机叶片的设计优化对于提高叶片的性能、降低燃油消耗和延长使用寿命具有重要意义。
航空航天技术的发展现状与未来发展趋势
航空航天技术的发展现状与未来发展趋势近年来,随着科技的不断进步和人们对空中交通的要求与日俱增,航空航天技术发展迅速并逐渐成为人类社会前进的重要推动力。
本文将就航空航天技术的发展现状和未来发展趋势进行探讨。
一、航空航天技术的发展现状1. 飞行器制造技术的进步随着制造技术的革新和材料科学的突破,飞行器制造技术不断改进。
由传统的铝合金材料发展到复合材料和先进的3D打印技术应用,这为飞行器在稳定性、燃料效率和舒适性方面都带来了显著的提升。
2. 自动化飞行系统的应用自动化飞行系统是近年来航空领域的重要突破,它极大地增强了飞行安全性和操作效率。
自动驾驶技术不仅应用于商业航班,而且在军事和科研领域也发挥着重要作用。
预计未来还将进一步发展出自主飞行的无人机和载人航天飞行器。
3. 航空航天发动机的创新航天技术的发展除了制造技术的进步外,推动力系统的创新也是关键因素。
燃料经济性、推力和减少对环境的污染是发动机设计的主要考虑因素。
航空领域正在积极研究使用更为环保的燃料,如生物燃料和氢燃料电池等,以减少对大气的污染和气候变化的影响。
二、航空航天技术的未来发展趋势1. 超音速和超超音速客机的发展目前,超音速飞行仅限于军事和科研领域,但随着技术的进步,超音速和超超音速客机将逐渐进入商业领域。
这将使长途飞行时间大幅缩短,提高旅行效率,但同时也需要克服飞行速度带来的挑战,如噪音和空气阻力的问题。
2. 空天交通的发展随着城市化进程的加速和人口的增长,地面交通压力将进一步增加。
因此,空天交通将成为解决未来交通问题的有效手段。
无人机和飞行车辆的商业化应用将逐渐普及,并开辟了其他科技公司和航空航天企业参与的新领域。
3. 太空探索与移民人类对太空探索的热情从未减退,随着技术的进步,太空探索将进入新的发展阶段。
除了继续深入探索太阳系和外星行星外,人类甚至开始考虑在其他天体上建立永久居住点。
目前,一些私人公司已经开始了私人太空旅行和太空移民的计划,这将给人类带来更大的空间和发展机遇。
航空发动机技术的发展趋势
航空发动机技术的发展趋势随着人类文明的迅猛发展,我们对于交通工具的需求也越来越强烈。
而其中最重要的交通工具之一便是飞机,这一快速便捷的出行方式不仅提高了人们的出行效率,也扩大了人类活动范围,促进了全球经济发展。
而作为飞机的核心部件之一,发动机技术的发展趋势也是我们需要关注和研究的问题。
在当前的航空领域,节能、环保、高效已经成为了发动机技术开发的三大趋势。
在这种趋势下,发动机技术不断地发展创新,以满足日益增加的运输需求,同时更好地维护环境和普罗大众的健康。
那么,航空发动机技术的发展趋势究竟是什么,又将从哪些方面不断进行创新呢?下面我们将从几个方面论述这个问题。
一、提高燃烧效率在航空发动机技术开发的过程中,燃烧效率一直是工程师们关注的热点问题。
而在高速激波燃烧室、叶栅、转子中,都存在失稳和非对称现象,这些会影响到燃烧效率的提高。
但是随着新材料、新制造工艺和新型燃烧室技术的不断推广,燃烧效率自然也会随之提高。
而在未来的燃气轮机和涡扇发动机中,变速叶栅、可调位燃烧室或是先进的燃烧模型等技术都将大量应用,从而进一步提高燃烧效率,减少能源的消耗,实现绿色环保。
二、提高发动机降噪性在飞行中,飞行器航行时发出的噪声会对地面环境以及飞行员的健康造成影响。
因此,提高降噪性是航空发动机最为重要的任务之一。
在这方面,发动机使用开式耳麦或闭式耳麦等技术,可以大量减少飞行员的噪声干扰。
同时,在发动机设计中,一些新型燃烧室技术、精度更高的铸造工艺或是新颖的材料也可以有效地降低噪声级别。
由此,未来的航空发动机将更加环保、安静、高效。
三、提高发动机可靠性和寿命作为航空领域最为重要的组成部分之一,发动机的可靠性和寿命也非常关键。
通过使用新型复合材料、智能材料等高科技材料,可以增加发动机在使用中的可靠性。
此外,在发动机寿命检测系统和寿命设计方面,也需要相应地进行技术更新和改进。
通过使用大量数据分析或是基于机器学习的预测模型,我们可以更加精确地预测发动机的故障发生时间,避免飞行事故的发生。
中国航空发动机发展现状
中国航空发动机发展现状航空发动机是航空工业的核心技术之一,是保证飞机正常运行的关键部件。
中国航空工业的发展历程中,航空发动机的研发始终是一个难以跨越的技术瓶颈。
然而,在过去几年的发展中,中国航空发动机技术已经取得了重大突破,并开始向国际市场迈进。
一、发动机技术水平的提升过去,中国航空工业的发动机技术水平相对较低,主要依靠进口。
然而,自从2015年起,中国航空工业开始大力推进自主研发航空发动机,并逐步实现了重大突破。
2016年,中国成功试飞了C919大型客机,该机型搭载的是CFM56发动机,而2021年,C919已经搭载了自主研发的涡扇15发动机。
涡扇15发动机的研发成功,标志着中国航空发动机技术的突破,也为中国航空工业的发展带来了新的机遇。
二、国内企业的崛起中国航空发动机的发展,离不开国内企业的积极参与。
作为中国航空工业的代表,中国航发、中航发、哈尔滨东安等公司,都在航空发动机领域取得了不小的进展。
中国航发是中国最大的发动机制造商,也是涡扇15发动机的研发主体之一。
中航发则是中国航空工业的“老大”,其在航空发动机的研发、制造、销售等方面都有着深厚的积累和丰富的经验。
哈尔滨东安则是中国航空工业的“后起之秀”,其成功研发出的WJ-6C 涡轮螺旋桨发动机,已经在国内外市场上取得了不俗的成绩。
三、国际市场的拓展随着国内企业在航空发动机领域逐渐崛起,中国航空发动机的国际市场也开始逐步拓展。
目前,中国航发、中航发等企业已经开始向国际市场推广自主研发的发动机产品。
2019年,中国首架自主研发的喷气式客机ARJ21,搭载的就是中国航发生产的发动机。
此外,中国航发还在与俄罗斯联合研制中俄大型远程客机CR929,并将为该机型提供发动机。
值得一提的是,中国航空发动机的发展并非一帆风顺。
在研发过程中,中国航空工业也遇到了不少挑战,如技术壁垒、资金投入等问题。
然而,随着“中国制造2025”战略的实施,中国航空工业在航空发动机领域的发展前景依然十分广阔。
航空发动机叶片关键技术发展现状分析
航空发动机叶片关键技术发展现状分析航空发动机叶片是飞机发动机中十分重要的零部件,直接影响着发动机的性能和效率。
随着航空业的不断发展,航空发动机叶片的关键技术也在不断突破和创新。
本文将对航空发动机叶片关键技术的发展现状进行分析,并探讨未来的发展趋势。
航空发动机叶片的材料技术一直是航空工业的研究热点之一。
由于航空发动机叶片在高温、高压和高速环境下工作,要求材料具有优异的耐热性、抗氧化性、强度和刚度。
目前,航空发动机叶片的材料主要包括镍基高温合金、钛合金和复合材料等。
镍基高温合金是发动机叶片材料的主要选择,其在高温环境下具有良好的热稳定性和抗氧化性能,能够满足发动机叶片的高温工作要求。
随着材料工艺和合金配方的不断优化,镍基高温合金的性能得到了全面提升,使得发动机叶片的工作温度得以提高,性能得到进一步提升。
钛合金在航空发动机叶片中也得到了广泛应用,其具有良好的强度和刚度,同时具有较轻的重量,能够有效降低叶片的质量,提高发动机的功率密度和燃油效率。
复合材料在航空发动机叶片中也具有较大的潜力。
其具有良好的抗热性、抗疲劳性和抗腐蚀性能,同时具有较轻的重量和优秀的设计自由度,能够满足叶片结构设计的多样化需求,在未来发展中应用前景广阔。
航空发动机叶片的制造技术是叶片制造的核心环节,直接影响着叶片的质量和性能。
目前,航空发动机叶片的制造技术主要包括精密铸造、数控加工、表面处理和热处理等环节。
精密铸造技术是航空发动机叶片制造的关键技术之一,其主要应用于镍基高温合金叶片的制造。
通过熔模铸造、真空熔炼和精密成型等工艺,可以实现叶片复杂结构和内部冷却通道的精密成型,保证叶片的内在质量和性能。
数控加工技术在航空发动机叶片的制造中也得到了广泛应用,通过数控铣削、数控车削和电火花加工等工艺,可以实现叶片表面和内部结构的高精度加工,保证叶片的几何精度和表面质量。
表面处理技术和热处理技术在航空发动机叶片的制造中也具有重要作用,能够有效提高叶片的表面硬度和耐热性,延长叶片的使用寿命。
航空发动机研究与发展现状分析
航空发动机研究与发展现状分析一、背景介绍航空发动机是飞机完整飞行的关键部件之一,直接关系到飞机的安全性和性能。
它是一些最复杂、最漂亮、最先进的机械制造品之一,同时也是机械工业领域内最有挑战性的任务之一。
从基础研究到产品制造、应用管理等全过程都需要高度技术精湛、团队合作协作等各方面素质的综合体现,因此,航空发动机的研究和发展一直是全球范围内工科领域中的重点和难点。
二、研究现状1. 燃烧室燃烧室是航空发动机中最关键的部件之一,其燃烧效率直接影响着发动机的性能和燃油消耗。
当前,我国在燃烧室的研究方面取得了不少的进展。
其中,高速、高温和寿命是我国燃烧室研究的重点,而研究成果更是优秀。
例如,近几年在我国研究得到的面积燃烧室,体积燃烧室和复合燃烧室等多种不同类型的燃烧室均有一定的成果。
2. 涡轮涡轮是用于驱动压气机和整个发动机的旋转机构,同样也是航空发动机不可或缺的部分。
在涡轮的研究方面,当前国内主要关注点是增加导叶等方面。
例如,我国的一些机构利用复合材料构件来制作铁氧体电磁管,形成了旋转电磁场,达到了涡轮旋转的效果,可以极大程度提高发动机的转速和功率。
3. 压气机压气机是将大气中的空气加压送入燃烧室进行燃烧的核心部件,生产高压气流以驱动整个发动机工作。
在目前的国内研究中,主要关注的是涡桨叶片的研究,这是压气机的关键组成部分。
涡桨叶片的研究分为两个方面:一是改善叶片的材料性能和制造工艺,以提高叶片的耐高温性、强度和刚度,二是优化叶片结构,使其在受到大气压力时能够更有效地实现加速。
4. 辅助系统辅助系统,因其所代表的航空发动机巨大设计挑战而备受关注。
这些系统包括激波强化器、燃气轮机和访问钵等等。
在目前的研究中,主要故障是围绕重要辅助系统的磨损和老化问题进行的。
三、发展现状1. 安全性和可靠性在快速、高效、经济的同时提供足够的保障,如安全性和可靠性等是飞机发动机发展的重中之重。
随着研发技术的不断进步,各种直接和间接的精度测试和监测系统被广泛应用,以确保连续80万小时以上的持续运行,以及对发动机最坏的“机型”和“设计点”进行测试和验证。
航空先进制造技术的发展趋势
航空先进制造技术的发展趋势为了适应国防建设和国民经济发展的需要,航空科技工业的主要产品-现代飞机和发动机正朝着高性能、高减重、长寿命、高可靠、舒适性以及降低制造成本的方向不断发展更新。
因此,要求飞机和发动机结构进一步整体化、零件大型化,以达到大幅度减少零件数量,从而减少零件之间连接所增加的重量的目的,避免由于连接带来的应力集中,提高结构寿命和结构可靠性;通过减少零件数量,还可以大量减少工装的数量和加工工装的工时,从而大幅度降低制造成本。
近十几年来,新一代飞行器的不断问世推动了各国航空制造技术的长足进步。
从总体上看,世界航空制造技术的发展趋势可以归纳为以下几个方面。
1、数字化制造技术成为提升航空科技工业的重大关键制造技术与传统研制技术体系相比,数字化设计/制造/管理体系的内涵发生了根本性的变化。
数字化制造技术的内涵特征包括:产品数字化:产品数字建模和预装配以及并行产品定义;设计数字化:飞机构型定义和控制,多变共用模块设计,采用整体件,减少分立零件;试验数字化:设计功能样机和性能样机,减少或简化实物试验;制造数字化:采用数字化生产线,大幅度减少工装模具,全面推行数字化制造方式;飞行数字化:构建虚拟飞行环境;管理数字化:以项目为龙头建立全球虚拟企业。
数字化制造技术的内容包括:定义数字化生产线和数字化车间;扩大数控机加范围,增加大件、高效数控加工;对钣金件、复合材料构件、焊接、检测等采用数字化技术手段和工艺;减少零部件工装,发展柔性工装和数字化装配定位技术,取消原用装配精加工台。
要求制造时间缩短66%,工装减少90%,制造成本降低50%。
1.1 国际现状波音777 - 全球第一个全机数字样机,是实现数字化制造的里程碑;JSF联合攻击战斗机-第一个基于全球虚拟企业制造的飞机项目,开创了数字化生产方式,代表了数字化制造的最高水平。
1.2 国内现状通过数字化技术的预研、产品型号研制和民机转包生产的应用,数字化制造技术有了较大发展,已全面开展三维数字化设计和虚拟装配,形成了全机级和部件级的数字样机,产品数据管理、工艺设计和工装设计制造基本上都采用了数字化技术,已开始研究数字化装配技术,为数字化制造奠定了基础。
航空发动机的发展前景
航空发动机的发展前景随着全球航空业的快速发展,航空发动机作为飞机的核心部件,其性能和技术的不断提升已成为推动航空业不断进步的关键因素。
本文将从航空发动机的发展历程、未来趋势等方面探讨航空发动机的发展前景。
一、航空发动机的发展历程航空发动机的发展可以追溯到19世纪末期,当时航空发动机还处于萌芽阶段,功率和效率都很低。
随着科技的不断进步,航空发动机的技术得到了迅速发展,经历了活塞发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机等不同阶段。
1、活塞发动机阶段活塞发动机是早期航空发动机的一种,其工作原理是利用汽缸中燃料的燃烧产生高压气体推动活塞运动,从而转化为飞机的动力。
然而,随着飞行速度的不断提高,活塞发动机的功率和效率逐渐无法满足需求,逐渐被更先进的涡轮喷气发动机所取代。
2、涡轮喷气发动机阶段涡轮喷气发动机是一种将空气吸入后,通过高温高压的燃烧室将其加速到超音速状态,然后通过喷嘴高速喷出产生推力的发动机。
这种发动机具有较高的推进效率和速度,但同时也存在着噪音大、燃料消耗高等问题。
3、涡轮风扇发动机阶段为了解决涡轮喷气发动机的不足,人们发明了涡轮风扇发动机。
这种发动机在涡轮喷气发动机的基础上增加了风扇,既增加了推力,又降低了噪音和燃料消耗。
目前,大部分民用飞机所使用的发动机都是涡轮风扇发动机。
二、航空发动机的未来趋势随着科技的不断发展,航空发动机的未来发展将更加注重环保、节能和安全。
以下是一些可能的未来趋势:1、更高的推力与更低的油耗未来的航空发动机将会朝着更高推力和更低油耗的方向发展。
通过优化设计和新材料的应用,发动机的效率和性能将得到进一步提升,从而降低飞机的油耗和排放。
2、智能化与可靠性智能化技术将在航空发动机中得到广泛应用,例如通过传感器和计算机控制系统对发动机的工作状态进行实时监控和调整,以提高发动机的可靠性和使用寿命。
此外,智能诊断和健康管理系统也将被广泛应用于航空发动机,以便更早地发现潜在问题并采取预防措施。
航空发动机技术发展与趋势
航空发动机技术发展与趋势航空发动机技术一直是航空工业中最重要的领域之一。
随着技术的不断发展和进步,航空发动机在航空领域中扮演着越来越重要的角色。
过去几十年中,航空发动机技术已经取得了重大的进展,但随着时间的推移,它还将继续发展和创新,为未来的航空业带来更多的可能性。
一、航空发动机技术的发展在过去的几十年中,航空发动机技术已经取得了许多重大的进展。
最初的发动机采用涡轮喷气原理,不仅改变了航空业的格局,也推动了航空业的高速发展。
然而,这种类型的发动机效率不高,噪音大,对环境污染也相对较大。
为了克服这些问题,航空发动机的技术不断升级和创新。
从第一代涡轮喷气式发动机,逐步发展到了二代、三代和四代。
第二代涡轮喷气式发动机在燃烧效率上有了重大的提高,第三代发动机则大幅度地降低了噪声污染。
随着技术的不断改进,航空发动机的构造也不断优化。
从最初的单转子发动机发展到多轴低压缩比涡扇发动机,再到更加先进的双轴涡扇发动机和高压缩比涡轮增压发动机。
航空发动机的性能和效率不断提高,使航空业在能源利用效率上迈向一个全新的阶段。
二、未来趋势根据目前的趋势来看,未来的航空发动机技术将会继续侧重于提高效率和减少污染。
一方面,我们会看到更多的发动机采用高压比涡轮增压和无级变桨技术,这将有助于提高燃油效率和排放水平。
同时,材料科学的不断发展也将促进航空发动机的技术进步。
航空发动机的材料将会更加耐高温、耐腐蚀和轻量化,这将有助于提升制动效率和降低重量。
另一方面,航空发动机的创新将会包括多种形式和技术。
其中包括单一引擎驱动多个飞艇的创新技术,以及使用轻质材料和混合动力技术的创新型机型。
这些创新不仅有助于降低排放,还可以改善飞行体验。
三、结论综上所述,航空发动机技术的发展不断创新和进步。
未来,航空发动机技术将继续引领航空工业的发展,为我们带来更快、更有效、更环保、更节能的航空体验。
随着技术的发展,我们可以预见,未来的发动机将比现有的发动机更加先进、更耐用、更可靠,让我们的航空旅行变得更加愉快。
航空发动机技术的现状与前景
航空发动机技术的现状与前景现代航空业已然成为人们日常生活中不可或缺的一部分,而航空发动机技术的发展也是当今科技领域中最关键的一部分。
航空发动机不仅极大地影响了航空业的运作,也促进了科技领域的发展。
本文将介绍航空发动机技术的现状和未来发展的前景。
一、航空发动机技术的现状随着科技的发展,航空发动机技术也得到了极大的改进和提升。
现代航空发动机分为两大类:喷气式发动机和螺旋桨发动机。
1. 喷气式发动机的发展喷气式发动机是目前大型飞机所使用的主要动力设备,相对于螺旋桨发动机,它有更高的功率和效率,可以快速并稳定地将飞机带上高空。
作为当前最新发动机技术,喷气式发动机已经不再是简单的内燃机移动飞机的轴,而是一个代表了现代工程学、材料学、计算机科学和航空学等领域最高水平的综合体。
2. 螺旋桨发动机的现状除了喷气式发动机,螺旋桨发动机在民用航空领域中也扮演着重要的角色,因为它们可以提供符合航线要求和能耗开销的效率。
近年来,随着材料技术和制造工艺的进步,螺旋桨发动机的性能与燃油经济性也有了极大的提高。
二、未来航空发动机技术的前景1. 新材料开发当今最大的瓶颈之一是新型太空材料开发,因为任何新材料都必须足够轻,以减少整个航空发动机的重量。
轻量化是今后的发展方向,因为减少航空器的重量可以降低整个航班的燃油消耗,同时,它也可以使航空器的运营成本减少。
因此,未来的研究方向将在新材料研发方面展开。
2. 利用先进技术提高航空发动机技术效率大多数新的舱室系统已经集成到发动机和飞机系统中。
因此,未来将看到更先进的可持续性技术和智能技术的集成,以实现航空器性能和效率的进一步提升。
3. 燃料技术的进一步提高航空工业在燃料技术上的投资增加,可以使新型燃料得到研发和应用。
这些新型燃料不仅可以减少碳排放量,还可以显着提高飞机的燃油效率。
4. 技术革新未来,科技的革新将不断推动航空发动机技术的发展。
例如,更高效、更低噪音和更灵活的电动飞机可能会在航空业中迅速发展。
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。
航空发动机的未来趋势
航空发动机的未来趋势随着航空业的快速发展,航空发动机作为飞机的“心脏”,也在不断进行技术革新和发展。
未来航空发动机的发展趋势将主要体现在以下几个方面:一、高效节能未来航空发动机的发展趋势之一是追求更高的燃油效率和更低的碳排放。
随着环保意识的增强,航空公司和发动机制造商都在努力研发新技术,以降低飞机的燃油消耗和减少对环境的影响。
未来的航空发动机将更加注重节能减排,采用更先进的材料和设计,提高燃烧效率,减少能量损失,实现更加高效的动力输出。
二、数字化智能化随着人工智能和大数据技术的不断发展,未来航空发动机将更加智能化和数字化。
通过传感器和数据分析技术,航空公司可以实时监测发动机的运行状态,预测故障并进行维护,提高飞机的可靠性和安全性。
未来的航空发动机将具备自我诊断和自我修复的能力,实现更加智能化的运行管理。
三、轻量化材料未来航空发动机的发展趋势还将包括更多轻量化材料的应用。
轻量化是提高飞机性能和降低燃油消耗的有效途径,未来的航空发动机将采用更多先进的复合材料和高强度合金,以减轻发动机的重量,提高飞机的推重比,实现更高的飞行效率和更远的航程。
四、混合动力和电动化随着电动汽车的兴起,未来航空发动机的发展趋势也将包括混合动力和电动化。
混合动力发动机结合了传统燃油动力和电动动力的优势,可以提高飞机的燃油效率和降低排放。
电动化发动机则是未来的发展方向之一,电动飞机可以减少对化石燃料的依赖,降低运营成本,减少对环境的影响,是航空业可持续发展的重要方向。
五、超音速和超高温技术未来航空发动机的发展还将涉及超音速和超高温技术。
随着超音速客机和高温高速飞行器的发展,航空发动机需要具备更高的推力和更高的耐高温能力。
未来的航空发动机将采用更先进的涡扇发动机和超高温材料,以适应超音速飞行和极端环境下的运行要求。
总的来说,未来航空发动机的发展趋势将是高效节能、数字化智能化、轻量化材料、混合动力和电动化、超音速和超高温技术等方向的综合发展。
航空发动机技术的研究与发展趋势分析
航空发动机技术的研究与发展趋势分析第一章:引言航空发动机是航空器最关键的部分之一,它影响着飞机的性能、安全性和经济性。
随着航空业的不断发展,航空发动机技术也得以不断提升,并在不断适应着新的需求。
本文将对航空发动机技术的研究与发展趋势进行分析。
第二章:航空发动机技术的发展历程20世纪初,航空发动机仅仅是一枚简单的活塞发动机。
在随后的几十年里,随着技术的不断发展,飞机的性能迅速提高。
20世纪50年代,推进涡轮喷气式航空发动机成为主流。
1990年代,高温合金和涂层技术的引入大大提高了航空发动机的可靠性和耐用性。
21世纪初,全新的复合材料技术和数字化设计技术的广泛应用为航空发动机的发展开辟了新的道路。
第三章:当前航空发动机技术的研究重点当前航空发动机技术的研究重点主要包括以下方面:1. 提高可靠性和安全性。
为了确保飞机的安全,航空发动机的可靠性和安全性是非常重要的。
研究人员一直致力于开发新的技术以提高发动机的可靠性和安全性,例如使用新的材料和涂层技术、改善设计和制造工艺等。
2. 提高效率。
航空发动机的效率是影响飞机性能和经济性的关键因素之一。
研究人员正在致力于开发新的技术以提高发动机的燃油效率和推力。
3. 环保技术。
随着环保意识的日益增强,环保技术成为航空发动机技术研究的一个重要方向。
其中,减少废气排放、改善噪声等环保技术是目前的热点研究领域。
第四章:未来航空发动机技术的发展趋势未来航空发动机技术的发展趋势主要体现在以下几个方面:1. 高温合金材料的应用。
高温合金材料是提高航空发动机性能的关键因素之一,未来将继续开发和应用各种新型高温合金材料,以使得发动机更具有耐久性和温度稳定性。
2. 燃烧技术的进一步改善。
未来燃烧技术的改善将是提高航空发动机燃油效率的关键。
目前,研究人员正在研究新的燃烧技术,例如低排放燃烧技术、超声速燃烧技术等。
3. 全数字化设计和制造技术的广泛应用。
全数字化设计和制造技术不仅可以提高航空发动机的设计和制造效率,还可以提高航空发动机的性能。
航空发动机的技术创新与发展趋势
航空发动机的技术创新与发展趋势航空发动机是现代航空工业的核心,是航空器能否稳定飞行的关键部件。
发动机的性能直接决定了航班效率、经济性和安全性等各方面指标,所以发动机技术创新和发展趋势一直是人们研究的重点之一。
一、技术的创新方向航空发动机技术的创新方向较多,其中一个比较重要的方向是推力和燃油经济性的提高。
这方面的重点就是提高发动机的热效率和发动机材料的强度,从而减轻发动机重量,在同时提高动力性能和经济性的情况下,实现低油耗、高效率。
二、发展趋势1. 燃机技术燃机仍是航空发动机的主流技术,不仅在民航领域广泛使用,也广泛应用于军用飞机,甚至无人机及火箭枪炮等高度精细化的军工产品应用中。
燃机技术未来的发展趋势主要是提高热效率和节能。
2. 安全性和环保随着能源安全问题的逐渐加剧,环保议题也受到越来越多的关注。
航空发动机制造商也开始积极应对环保问题,致力于减少发动机对环境的污染。
3. 推力未来航空运输市场的发展将呈现快速增长趋势,发动机的推力也需要快速提高。
航空发动机的技术应该发展的方向就是提高推力。
三、技术创新的挑战1. 创新陈旧化由于技术创新的迭代速度过快,使得技术往往在推广的同时就面临陈旧化的问题,而通常这个问题是在技术成熟的产业范围内无法解决的。
2. 材料创新发动机的轻量化,主要是要在保障强度和安全的情况下,尽可能减轻发动机的重量,这需要寻求新的材料和制造技术的支撑,这也将成为未来技术创新中的重点。
四、总结发动机的技术创新和发展趋势是复杂而多样的,涉及的领域非常广泛。
然而,无论什么样的创新和发展,都要先注重产品的安全性和可靠性,对于环保和推力等因素的要求也越来越高。
未来,随着技术的不断发展,航空发动机将得到更加高效、安全、环保和高质量的提升,为航空工业的进一步发展注入新的动力。
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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)、自动纤维铺放技术(AFP)、激光定位、自动剪裁技术、模压成形、树脂传递模塑成形(RTM)、树脂膜浸渍成形(RFI)、热压罐固化成形等技术于一体的综合技术。
5 宽弦风扇叶片制造技术英国罗·罗公司成功开发出遄达系列的超塑成形- 扩散连接发动机宽弦风扇转子叶片,引起了国际航空界的高度重视,此类空心叶片的轻质量、高结构效率使航空发动机的综合性能得到显著提高。
如今,宽弦、无凸台、空心叶片是高性能发动机风扇和第一级压气机叶片的发展方向。
推重比10 一级发动机F119,EJ200 均采用了宽弦风扇叶片,GE 公司的GE90,推重比15~20 高性能发动机都采用复合材料风扇叶片。
现在宽弦风扇叶片主要采用超塑成形- 扩散连接(Superplastic Forming/Diffusion Bonding,SPF/DB)技术。
与传统工艺制造的零件相比,SPF/DB 组合工艺技术具有重量轻、成本低、效益高、整体性好、成形质量高等优点。
目前国外正在研究的推重比15~20 高性能发动机的金属基复合材料风扇叶片,是一种空心的、用连续碳化硅纤维增强的钛基复合材料(TiMMC)制造,采用超塑成形/ 扩散连接工艺制出空心风扇叶片。
6 复合冷却层板结构制造技术多孔复合冷却层板结构是推重比10 以上发动机采用的先进冷却结构,多用于燃烧室和涡轮叶片,它是一种带有复杂冷却回路的多孔层板,用扩散连接方法连接成形的冷却结构,其关键制造技术是计算机辅助设计和绘制复杂冷却回路,用“照相- 电解法”制成冷却回路,扩散连接成多层多孔层板。
由此可知,整体化结构、新型冷却结构等新技术,使发动机诸多零件减轻了质量、降低了成本、提高了效率,从而保证了发动机高推比、高性能的相关要求。
二、新材料构件制造技术推重比15~20 一级的航空发动机要求材料具有耐高温、高强度、高韧性等特性。
高性能发动机已经采用很多种类的新材料和新材料构件,尤其是金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳/ 碳复合材料是当前高温复合材料领域开发和应用研究的热点。
与其同时进行的高温复合材料构件制造技术正在深入地发展。
1 金属基复合材料构件制造技术SiC 长纤维增强Ti 基复合材料(TiMMC)具有比强度高、比刚度高、使用温度高及疲劳和蠕变性能好的优点。
例如德国研制的SCS-6 SiC/IMI834 复合材料的抗拉强度高达2200MPa,刚度达220GPa,而且具有极为优异的热稳定性,在700℃温度暴露2000h 后,力学性能不降低。
TiMMC 叶环代替压气机盘,可使压气机的结构质量减轻70%。
美国制备的TiMMC 叶环已在P&W 的XTC-65 IHPTET 验证机上成功地进行了验证,能够满足性能要求。
英、法、德也研制了TiMMC 叶环,并成功地进行了台架试验。
未来发动机的低压压气机叶片和静子叶片、整体叶环、机匣及涡轮轴将采用金属基复合材料制造。
TiMMC 关键制造技术有、纤维涂层法、等离子喷涂法、浆料带铸造法、箔- 纤维法。
2 陶瓷基复合材料构件制造技术推重比15~20 高性能航空发动机的涡轮前温度将达到2200K 以上,连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CMC)耐温高,密度低,具有类似金属的断裂行为,对裂纹不敏感,不发生灾难性的损毁,可代替高温合金作为热端部件结构材料。
CMC 的应用使发动机大幅度减重,节约冷却气或无需冷却,从而确保发动机高推重比的有关性能。
美、英、法等发达国家以推重比9~10 发动机(如F119、EJ200、F414 等)作为CMC 的验证平台,主要验证的部件有SiC 基CMC 的燃烧室、涡轮外环、火焰稳定器、矢量喷管调节片和密封片,甚至整体燃烧室和整体涡轮等构件。
SiC 基CMC 的关键制造技术包括纤维预制件的设计和制造、SiC 基体的致密化技术、纤维与基体间界面层和复合材料表面防氧化涂层的设计与制造以及构件的精密加工等。
3 碳/碳复合材料构件制造技术碳/ 碳复合材料(C/C)的最显著的优点是耐高温(1800℃~2000℃)和低密度(约1.9g/cm3),可能使发动机大幅度减重。
美、法、俄等研制的C/C 复合材料部件有燃烧室喷嘴、加力燃烧室喷管、涡轮和导向叶片、整体涡轮盘、涡轮外环等。
美国将整体涡轮盘在1760℃进行了地面超转试验。
C/C 构件的关键制造技术包括碳纤维预制体的设计与制备、C/C 的致密化技术和C/C 防氧化涂层的设计与制造。
C/C 致密化方法有化学气相浸透法(CVI)和液相浸渍法。
液相浸渍法包括树脂浸渍炭化法和沥青浸渍炭化法,发展的方向是提高致密化速率,降低制造成本。
由于航空发动机用C/C 构件要满足富氧燃气环境下长寿命工作的要求,所以必须解决C/C 抗氧化的问题。
通过设计和制备防氧化涂层是改善C/C 抗氧化性的主要途径,也是国际研究的热点,目前尚未取得突破性进展。
由上可见,与现行推重比8 的发动机相比,新材料构件不管在结构设计、制造技术方面,还是在整体质量方面,都有较大突破,因此可确保推重比15~20 等高性能的实现。
三、航空发动机制造技术新工艺1 新型结构件精密制坯技术目前,先进精密毛坯制造技术正在向近净成形方向发展。
先进的精密制坯技术有定向凝固和单晶精铸制坯、精密锻造制坯和快速凝固粉末冶金制坯技术。
高性能航空发动机采用了大量的新型结构件,由于制坯技术的进步将导致毛坯件发生重大变化。
精铸件、精锻件、单晶和定向凝固精铸件以及快速凝固粉末冶金制坯毛坯将取代传统的大余量毛坯。
传统意义的锻件将由77% 降至33%,精铸件由18% 增至44% 以上,粉末冶金件由3% 增至8%,复合材料构件由4% 增至15%。
2 先进的切削技术切削加工一直是航空发动机关重件的主要制造手段。
随着航空发动机推重比的不断提高,特别是质量的不断减轻,发动机制造将越来越多地依赖于高比强度、低密度、高刚度和耐高温能力强的钛合金、高温合金以及金属基复合材料等新材料,而这些材料都属于典型的难加工材料。
同时发动机关重件往往型面复杂,对加工精度和表面完整性的要求极,因此在新一代航空发动机的切削加工中迫切需要采用新型刀具材料、刀具结构以及高效的工艺方法,同时这种需求也大大推动了具有高刚度、高精度和大驱动功率的专用机床和通用机床的发展。
数控加工技术在航空发动机的制造中主要用于压气机及涡轮机的各类机匣、压气机盘及涡轮盘、涡轮轴和压气机轴等复杂构件的加工。
高端数控装备及技术作为国家战略性物资,对提高发动机整体制造水平起着举足轻重的作用,如美国洛克希德·马丁公司在研制JSF 联合攻击机时,采用五坐标数控加工方法,将约1.5t 的铁合金锻锻锭数控铣削加工成重约99kg 的大型升力风扇整体叶盘,其切除率超过93%。
高效精密切削、变形补偿、自适应加工,以及抗疲劳制造等技术的研究和应用在新一代发动机的加工中需求迫切;同时,加工过程的知识积累对于提高加工效率、加工质量和加工的自动化水平非常重要,应围绕发动机关重件和典型材料的高效数控加工建立相应的切削数据库。
磨削在先进的切削技术研究中占有重要地位。
在磨削加工技术的研究中,为了获得高加工效率,世界发达国家开始尝试高速、强力磨削技术,如利用强力磨削可一次磨出涡轮叶片的榫头齿形。
目前,磨削技术的发展趋势是:发展超硬磨料磨具,研究精密及超精密磨削、高速高效磨削机理并开发其新的磨削加工技术,研制高精度、高刚性的自动化磨床。
3 特种加工技术以高能束流加工为代表的特种加工技术在难切削材料加工,复杂构件的型腔、型面、型孔、微小孔、细微槽及缝的加工中具有显著优势,解决了常规加工很难解决的问题。
特种加工技术主要包括:激光加工、电子束加工、离子束加工、等离子加工、电火花加工、电解加工、超声波加工、磨料流加工、高压水射流切割等。
通过电磁场、温度场、化学场和力场(包括空间微重力场)等外加因素的综合应用以及激光、等离子束、微波等多种能量形式的结合,开辟材料加工成形技术创新的广阔途径。