新一代航空发动机先进制造技术

《新一代航空发动机先进制造技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、新一代航空发动机先进制造技术万方数据西安航空发动机集团公司马建宁杨海方红文西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室李山吴宝海高性能航空发动机的发展对制造装备和工艺的要求越来越高，我们必须下大力气开展高性能航空发动机制造技术的研究。在先进制造技术的大背景之下，结合航空发动机行业的实际需要，在加大对先进工艺装备投入的同时要充分发挥现有装备的制造能力。作为飞机的心脏，航空发动机是决定飞机性能的主要因素之一。涡轮风扇发动机一直处于航空发动机的技术前沿，已成为歼击机和民用干线飞机的主要动力。目前推重比10的发动机

2、在国外已装备部队，推重比15～20的发动机预研已经开始，有望在2020年左右进行型号研制。航空动力技术的进步对航空工业的迅猛发展起到了关键性的作用，特别是对军用飞机。动力的好坏直接影响战斗机的作战使用性能与飞行安全。在未来的高科技战争中，装配先进动力的航空武器是争夺制空权和决定战争胜负的决定因素之一，因此，先进的航空动力是体现一个国家军事实力的重要标志。国外高性能航空发动机采用的主要新技术美国和英国都在进行相应的高性能涡轮发动机研究计划，以充分利用流体动力学、结构分析、传热．冷却、新材料和新工艺以及电子调节等60

3、航空制造技术·2008年第3期方面的新成就，实现推重比15～20的战斗机用发动机的研制，使推进系统能力在现有基础上提高一倍。新一代航空发动机的主要技术特点如下：(1)在风扇设计上，通过采用掠形或掠形+大小叶片设计技术，使激波损失减到最小，大大提高叶尖速度和绝热效率；通过采用纤维增强复合材料、空心结构和整体结构的形式将压气机由3级减为l级，实现减重增压的目的。(2)在高压压气机的设计上，由推重比10发动机的5～6级减为3级。其中第l级采用掠形或掠形+大小叶片设计技术，采用鼓筒式无盘结构和Ti基复合材料实现减重70％

4、以上。(3)在燃烧室的设计上，采用计算流体动力学设计手段，大大降低出口温度场分布的不均匀性，采用高温分段式火焰筒，由耐热合金改用陶瓷基复合材料，目前已经在1925℃的环境下进行试验，并有可能实现变几何结构设计。(4)在涡轮的设计上，高、低压涡轮均为单级且对转，以取消高、低压涡轮之间的导向器；采用先进的传热冷却技术，更加精确、可靠地预估叶片的温度分布和冷却需求，从而大大减少所需的冷却气量，采用带冷却叶片的整体涡轮叶盘结构，减重30％以上；因涡轮前燃气温度提高到2270～2470K，必须采用陶瓷基或碳一碳复合材料。(

5、5)在尾喷管的设计上，将改用轻质碳一碳复合材料的360。全方位偏转矢量喷管。新一代航空发动机中大量新材料、新结构和复杂零部件的研制和应用，对制造工艺提出了更高的要求。因此，一系列适用于高性能航空发动机研制和批产的关键制造技术及工艺涌现出来，主要表现在复杂零部件的制造工艺与应用、发动机零部件的先进检测技术、先进的生产线技术以及作为上述制造技术集成手段和平台的信息化技术。万方数据新一代航空发动机的制造工艺与应用1精密毛坯制造技术目前，先进精密毛坯制造技术正在向近净成形方向发展。近净成形技术已成为材料加工领域的一项重要

6、技术，具有成本低、操作灵活及进入市场周期短等特点。为解决航空发动机制造业中一批关键制造技术与共性问题，提高生产效率，实现节材、节能目标，精密铸造技术、精密连接技术、精密塑性成形技术以及精密模具制造技术的研究与应用得到逐步的推广。近净成形技术建立在新材料、精密模具技术、模拟仿真技术等基础之上，从传统的粗糙成形发展到高效、高精成形，使成形的零部件具有精确的外形、较高的尺寸精度和表面质量。航空发动机的精密制坯技术主要采用精密锻压、精密铸造和粉末冶金技术制造零件毛坯。采用精密锻压技术制造发动机的盘、轴，叶片等，可获得精确

7、的毛坯外形；等温模锻和超塑性等温模锻用于锻造发动机中的高温合金和钛合金涡轮盘、压气机盘和整体涡轮毛坯，熔模铸造技术在发动机制造中发展很快，已用于制造切削余量小甚至无余量的空心涡轮叶片、整体涡轮和导向器以及钛合金零件等。其中，值得一提的是涡轮叶片的单晶精铸技术。为提高涡轮的运转效率并能够更为高效地实现涡轮叶片的冷却，在新一代高推重比航空发动机的研制中，单晶叶片精铸技术已成为其关键制造技术之一。在国外的航空发动机中，Fll9的涡轮叶片即采用了第3代单晶技术。随着发动机涡轮进口温度要求的不断提高，低成本3代单晶合金，新

8、型单晶材料、高温结构陶瓷等材料和工艺将逐步在航空发动机涡轮叶片中得到应用。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。高的推重比要求钛合金、高温合金以及金属基复合材料的应用比例越来越高，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高，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