先进航空发动机关键制造技术

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1、KeyManufacturingTechnologyofAdVancedAeroengine者强研究员，西北工业大学航空发动cAD／cAM研究所副所长．曾任现最计与集成制造技术教育部重点实室副主任。长期从事航空发动机整叶盘五坐标数控加工技术、叶片无量高效数控加工技术．涡轮叶片精漠具cAD／cAM技术以及航空发动唐息化技术的研究与应用。获国家陵进步二等奖1项，部级科技进步荨奖2项、二等奖2项，发表学术论30余篇。航空制造技术·2015年第22期西北工业大学王增强本文从关键技术、热点技术和基础技术3个层面介绍航空发动机关键制造技术。制造关键技术是研制先进航空发动机必须具有的技术；制造

2、热点技术是提高发动机制造效率和制造品质必须开展研究的技术；制造基础技术是发动机研制和批量生产应逐步积累和发展的技术，代表发动机制造技术水平和生产能力的软实力oDOI：l0．16080／j．issnl671—833x．2015．22．034推重比、功重比的高低是衡量和评价航空发动机先进性与否的最重要的技术指标。为了追求发动机推重比达到10以上，航空发动机在大幅度提高发动机涡轮前温度的同时，还不断使用新材料、推出新结构以降低航空发动机零部件重量。这为发动机制造提出了更高的技术要求，促进了航空发动机制造新技术源源不断地涌现和发展。为研制高性能航空发动机所开发的一系列关键制造技术将成为或

3、已经成为先进制造技术发展的方向。本文从关键技术、热点技术和基础技术3个层面介绍航空发动机关键制造技术，制造关键技术是研制先进航空发动机必须具有的技术；制造热点技术是提高发动机制造效率和制造品质必须开展研究的技术；制造基础技术是发动机研制和批量生产应逐步积累和发展的技术，代表发动机制造技术水平和生产能力的软实力。航空发动机制造关键技术1单晶涡轮叶片制造技术现代航空发动机涡轮前温度大大提升，F119发动机涡轮前温度高达1900～2050K，传统工艺铸造的涡轮叶片根本无法承受如此高的温度，甚至会被熔化，无法有效地工作。单晶涡轮叶片成功解决了推重比10一级发动机涡轮叶片耐高温的问题，单晶

4、涡轮叶片优异的耐高温性能主要取决于整个叶片只有一个晶体，从而消除了等轴晶和定向结晶叶片多晶体结构造成晶界间在高温性能方面的缺陷。单晶涡轮叶片是目前航空发动机所有零件中制造工序最多、周期最长、合格率最低、国外封锁和垄断最为严格的发动机零件。制造单晶涡轮叶片的工序包括压芯、修芯、型芯烧结、型芯检验、型芯与外型模具的匹配、蜡模压注、蜡模x光检验、蜡模壁厚检测、蜡模修整、蜡模组合、引晶系统系统及浇冒口组合、涂料撤砂、壳型干燥、壳型脱蜡、壳型焙烧、叶片浇注、单晶凝固、清壳吹砂、初检、荧光检查、脱芯、打磨、弦宽测量、叶片X光检查、X光底片检查、型面检查、精修叶片、叶片壁厚检测、终检等制造环节

5、。除此之外，还必须完成涡轮叶片精铸模具设计和制造工作。单晶涡轮叶片，目前世界上只有美国、俄罗斯、英国、法国、中国等少数几个国家能够制造。近年来，国内在单晶涡轮叶片制造中也取得了较大的进步，研制了推重比10一级发动机单晶涡轮叶片并批量生产了高功重比涡轴发动机单晶涡轮叶片。2整体叶盘高效高精度低成本加工技术整体叶盘技术的应用推动了航空发动机结构设计的创新和制造工艺的跨越，实现了发动机减重和增效的目的，提高了发动机工作的可靠性。同时，叶片的薄厚度、大弯扭高效率气动设计，形成了叶片刚性差，加工易变形难控制的问题；叶片间窄而深的气流通道，使叶盘加工工艺实现性差；钛合金、高温合金等高强材料，

6、难切削加工，效率低。美英20世纪80年代的新型发动机开始应用整体叶盘技术，我国整体叶盘技术起步于1996年前后。整体叶盘技术的应用推动了发动机零件结构整体化技术的发展，带鼓筒叶盘、带轴叶盘、盘片鼓筒轴组合叶盘、带箍闭式叶盘、整流器静子环叶盘和两级或多级叶盘组合的串列式整体叶盘结构在新型航空发动机研制中陆续得到应用；整体叶盘的功能结构在轴流叶盘、离心叶轮的基础上，发展了大小叶片结构叶盘、斜流转子叶盘。自整体叶盘在高性能航空发动机上应用以来，整体叶盘制造技术一直在发展和提升，目前整体叶盘加工的工艺方法主要有以下5种：失蜡精密铸造整体叶盘、电子束焊接整体叶盘、电化学加工整体叶盘、线性摩

7、擦焊整体叶盘和五坐标数控机床加工整体叶盘等工艺方法。五坐标数控机床加工整体叶盘工艺方法是国内航空发动机整体叶盘制造中技术研究开展的最早、工程应用面最宽、技术成熟度较高的叶盘制造工艺方法。其中，插铣开槽加工工艺、对称螺旋铣削叶型精铣加工工艺、叶片前后缘加工误差补偿技术和整体叶盘叶型自适应加工工艺技术是该技术发展和应用的关键⋯。国外T700发动机、BR715发动机增压级、EJ200发动机的整体叶盘使用此加工方法加工制造，我国C儿000A、ws500等航空发动机整体叶盘也是采用五坐标数