航空发动机关键制造技术分析与应用 鞠珊珊

航空发动机关键制造技术分析与应用鞠珊珊

摘要：航空发动机能够体现一个国家的综合工业实力，目前，为了能够有效提升航空发动机的推重比一级推力，在设计过程中对航空发动机需要采取整体化一级轻量化的结构设计方法，以此来有效强化航空发动机的整体性能。这种航空发动机的设计方法不仅能够充分体现出航空发动机的卓越性能，并且还会对航空发动机的设计方法提出更高的要求，这就需要对航空发动机的结构特点以及材料进行分析，从而积极做好各项工艺以及技术的应用工作。鉴于此，本文就航空发动机关键制造技术分析与应用展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。

关键词：航空发动机；制造技术；分析

1.航空发动机加工制造工艺特点分析

先进的航空发动机需要对发动机的结构和材料合理化地进行布局，从而使航空发动机能够具备良好的性能，但是，所使用的复杂结构以及高性能的材料加大了航空发动机制造工作的困难程度。目前，航空发动机的加工制造主要具备以下特点：

（1）材料去除率多、硬度高，为了能够应对高转速以及高温的恶劣工况，大多数时候航空发动机的核心转子都使用的是高温合金和钛合金等具有较高耐热性以及硬度的材料，在对上述材料进行切削加工的过程中，存在对加工刀具有较大磨损或者是不易加工的特点，再加上为了能够有效提升零部件的结构强度，通常用到的是整体性的加工方法，对于一些叶轮以及转子类的核心部件，它们的去除率高达90%，具有较大的加工难度。因此，怎样在确保航空发动机加工质量的前提下达到提升加工效率的目的，是目前航空制造企业现下乃至后期需要重点研究的一项工作。

（2）在设计航空发动机的过程中，为了能够不断提升航空发动机的性能，在对航空发动机的零部件进行设计的时候，需要用到高结构效率以及复杂曲面的整体性结构，在加工制造的过程中，这种结构件中的普通三轴设备无法完成加工作业，一般情况下需要用到4轴、5轴的设备开展加工作业。

（3）航空发动机具有较高的制造精度，在加工制造航空发动机的过程中，对工件的形位以及几何精度的要求都比较高，因此，给航空发动机的加工制造工作提出了更高的要求。

2.航空发动机关键制造技术的发展应用

作为航空发动机零部件加工制造工作中的一个重要环节，整体化制造使用了整体化的加工制造方法，在一定程度上明显提升了零部件的使用寿命以及结构强度。以叶盘举例而言，通过使用整体化的制造方式制造叶盘，除去了传统连接方法中使用榫槽以及榫槽连接带来的结构强度降低、重量增加和结构复杂度缺失等方面的问题，使新叶盘具有更加优异的气动性以及更轻的重量。在对叶环进行加工制造的过程中，整体化制造技术的使用，会进一步优化叶环结构的重量以及强度，以此来达到提升零部件性能的效果。复合冷却层板作为一种能够在推重比小于10的情况下在航空发动机中可以使用的冷却结构形式，主要被用作漩涡叶片和燃烧室的冷却，是一种冷却结构，并且具有复杂的回路。在对航空发动机进行设计加工的过程中，复杂结构、轻量化以及新材料成为了制造加工航空发动机的常态，并且给确保航空发动机的加工质量以及提升加工效率奠定了良好的基础。

3.航空发动机加工制造的新技术新工艺

3.1新型毛坯件制造技术

单晶精铸技术以及定向凝固技术是航空发动机新型毛坯件成型铸造技术中的重要内容，航空发动机铸造技术会大量用到整体化以及精密度比较高的结构毛坯件，因此，应该选用新型的毛坯件制造技术来代替以往的大量毛坯件，从而有效提升毛坯件的加工质量以及加工精度。

3.2做好先进切削成型技术的应用

作为航空发动机加工制造工作中经常使用的制造方式，切削成型运用机械切削的方法来去除毛坯件中的大量加工量，以此来得到精密、复杂的航空发动机零部件，目前，航空发动机中的钛合金占据的比重逐渐增加，对于传统的机械切削加工而言，其具有高刚度、高强度以及高耐热的特点，加大了机械切削加工作业的难度。

与此同时，航空发动机中的所有表面光洁度以及复杂曲面对航空发动机的机械加工提出了更高的要求，在开展航空发动机的加工制造工作的过程中，需要使用强度比较高的新型刀具，并且要用到4轴5轴性能比较高的复杂曲面加工能力机床。在发动机高精度的结构构件以及复杂曲面机械加工中，数控加工技术能够发挥出非常关键的作用。并且，在航空发动机精度比较高的零部件切削加工中应该有效落实自适应加工以及变形补偿加工应用于研究，以此来不断增强航空发动机的加工效率以及加工精度。

3.3做好特种加工技术在航空发动机制造中的研究和应用

在对复杂型面、型腔以及难以切削的材料进行加工的过程中，使用高能束流加工技术能够充分将其优势体现出来，并且可以完成很多常规切削加工技术无法完成的工作。目前，在对航空发动机进行加工制造的过程中，所用到的加工技术有等离子加工技术、激光加工技术、电火花加工技术以及离子加工技术等，有效应用特种加工技术，能够不断提升航空发动机中型面以及复杂型腔的加工质量。

3.4做好先进航空发动机制造技术在我国的发展与应用

随着新工艺、新材料以及新技术的不断出现，为提升航空发动机的性能奠定了良好的基础。在对航空发动机进行制造的过程中，我国逐渐突破了制坯技术精密切削技术焊接技术以及特种加工技术等一系列的难题，从而推动我国的航空发动机的设计以及制造工作进入到了一个新的阶段，但是，在技术快速发展的过程中，我国航空发动机的制造仍然需要经历一个漫长的阶段。做好航空发动机的设计以及加工制造工作是航空发动机制造企业的伟大历史使命。

为了能够更好地确保航空发动机制造加工工作的质量，就需要加大对航空发动机设计以及加工工作的投入力度，在注重国外先进航空发动机制造技术引进的同时，还需要根据我国制造业的具体情况进行自主创新以及突破，破除我国航空发动机加工制造工作过程中的瓶颈，顺应国际航空发动机的加工制造发展趋势以及动向，为完成较强的项目研究工作奠定良好的基础。

目前，我国的航空发动机制造加工技术取得了相应的进步，但是，其中仍然有一系列急需解决的技术方面的难题，例如，整个叶盘的高效加工、叶片的高精度铸造以及空心钛合金叶片的超塑形等各项技术，强化航空发动机各项高效率、高精密的技术研究工作，能够使我国航空发动机的制造从以往的发展模式中脱离出来，以此来有效确保航空发动机的加工质量以及加工效率。并且，还应该强化航空企业制造管理工作中PDM的应用工作，以企业的信息化建设工作为基础，高效、严密地对航空发动机生产制造的各个环节进行协调沟通，以此来达到强化