先进航空发动机设计与制造技术综述

《先进航空发动机设计与制造技术综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、封面文章COVERSTORY先进航空发动机设计与制造技术综述DesignandManufacturingTechnologyofAdvancedAeroengine北京航空航天大学能源与动力工程学院　　金　捷中航工业燃气涡轮研究院　　钟　燕本文从未来高性能航空发动机采用的高级负荷压缩系统、高温升燃烧室、高效冷却涡轮叶片、推力矢量等方面，对其先进设计和制造技术的发展方向和趋势进行初步的分析研究。进入21世纪，世界航空发动机技术取得了巨大进步，并呈现加速发高级负荷压缩系统展的趋势。美国推重比10一级涡扇高压压气机技术发展的目标是发动机F119作为第四代战斗机F

2、22单级压比高、级数少、推重比高、飞行的动力装备部队，是当今航空动力技性能好。对高级负荷的压缩系统，低术最具标志性的成就。在此基础上，展弦比设计、气动前掠设计、整体叶金　捷美国持续实施了多个技术研究计划，盘、整体叶环、压气机稳定性主动控博士、高级工程师。航空发动机正在推动世界航空发动机技术继续制等技术是其中具有代表性的新技数值仿真中心总工程师，“军用燃气向前发展。本文从未来高性能航空术。涡轮发动机标准化技术委员会”委员，中国航空学会动力分会委员、总干事，发动机采用的高级负荷压缩系统、高1　低展弦比叶片设计及制造“飞机推进系统”军队重点实验室学温升燃烧室、高

3、效冷却涡轮叶片、推低展弦比叶片即宽弦叶片，它与术委员会委员，总装某计划专家。获力矢量等方面，对其先进设计和制造窄弦叶片相比，增宽了弦长，使压气部级成果奖3项，发表学术论文30余技术的发展方向和趋势进行初步的机的长度缩短，抗外物损伤能力、抗篇，申请和授权发明专利9项、软件著作权5项。分析研究。疲劳特性和失速裕度有所提高。还34航空制造技术·2012年第5期封面文章COVERSTORY可使压气机零件数减少，降低生产和增压比达到3或3以上的具有发展为了避免工作中复合材料叶片胶层制造费用成本（图1）。潜力的技术（图2）。90年代，美国剥离，在叶尖与后缘处用Kevl

4、er细线的霍尼韦尔（Honeywell）和GE公司缝合；叶片根部的三角形榫头承受联合研制和验证了分流小叶片。试压力的表面涂有低摩擦系数的耐磨验结果表明，采用大小叶片的转子具材料。采用上述复合材料和工艺的有很高的增压比和效率，且减轻了质风扇叶片，不但明显减轻了叶片本身量，降低了费用。的质量，还减轻了其包容环、盘以及整个转子系统的质量，具有成本低、抗振（抗颤振）性能好、抗损伤能力强等特点。PW公司研制的PW4084和PW4168发动机的风扇静子也采用了PR500环氧树脂基复合材料；F119发动机压气机静子采用了耐温能力比PMR15树脂基复合材料高55℃图1　压

5、气机宽弦叶片的AFR700B高温树脂基复合材料。90年代以来，英国罗·罗（R·R）此外，为了提高F119和F135发动机公司、美国普惠公司和GE公司、法的性能，正在开发复合材料风扇转子国SNECMA公司不断研制和改进高叶片技术。压压气机钛合金宽弦叶片的气动和4　空心叶片设计及制造图2　IHPTET计划研制的分流小叶片转子结构性能，广泛应用于大涵道比涡扇20世纪80年代末，R·R、PW、发动机和高推重比小涵道涡扇发动3　复合材料叶片设计及制造GE、SNECMA等公司开始研制超塑机上。GE公司TECH56技术计划的GE公司研制的GE90系列发动成形/扩散连接（

6、SPF/DB）的钛合金验证机和F119发动机、EJ200发动机采用了复合材料风扇转子叶片（图宽弦空心风扇叶片，并很快在气动设机都采用了这种宽弦叶片。3）。该叶片由IM7中长碳纤维与增计和加工工艺等方面取得了很大进叶片的低展弦比设计，结合整体强的8551-7环氧树脂组成的称为展。由于具有气动性能先进、抗振能叶盘技术使得高压压气机在减少级“大力神”的材料加工而成。其压力力较强、质量较轻、加工成本较低等数和提高叶片强度的同时，具有更面涂有聚氨脂防腐涂层，叶身的吸力特点，该叶片目前已经广泛地应用在好的气动稳定性。低展弦比叶片需面涂有一般的聚氨脂涂层。为了提大涵道比

7、涡扇发动机上，并将陆续应要解决的关键技术问题是因重量增高叶片抗大鸟撞击的能力，将钛合金用到先进的高推重比小涵道比涡扇加而导致的轮盘与叶根结合处和轮薄片用3MAF191胶粘在叶片前缘上；发动机上。风扇和压气机宽弦空心盘本身的离心力增大问题。IHPTET叶片将成为高推重比（10~20）军用计划在大型涡扇和涡喷发动机验证发动机的标志性技术之一。机上验证了该技术，该技术还将在5　整体叶环设计及制造F135和F136发动机上采用。蜂窝钛基复合材料整体叶环是发动夹芯目前，低展弦比叶片已成为先进凸面机的发展重点之一。20世纪90年蒙皮航空发动机压缩系统的关键技术，与凹面

8、代初，AADC公司的IHPTET计划3D气动掠形、空心结构、整体叶