整体叶盘抛光技术的研究现状及发展趋势

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1、航空学报JuI．252016VoI37No72045—2064ActaAeronaulicaelAstronauticaSinicalSSN1000-6893CN11—1929／VhttD：∥hkxb．buaa．educnhk×b《萤buaaeducn整体叶盘抛光技术的研究现状及发展趋势黄云*，肖贵坚，邹莱重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044黔庐矿矿*尹跚；特约《”《，8e∥+《庐《4、≥摘要：整体叶盘的表面质量和型面精度对航空发动机的气流动力性和使用性能影响巨大，而抛光是保证整体叶盘最终表

2、面质量及型面精度的关键技术。针对目前国外对整体叶盘抛光技术及装备的严格保密、国内整体叶盘的抛光仍然广泛采用人工打磨的现状，对整体叶盘的抛光技术研究现状及发展趋势进行归纳总结，为整体叶盘的抛光及其自动化的发展提供参考。首先，概述了整体叶盘抛光加工的必要性及其重要性，分别从整体叶盘结构特性、材料特性和曲面特性等方面分析了整体叶盘的抛光工艺，并介绍了整体叶盘抛光工艺要求。然后，就整体叶盘磨料流加工、电解加工、砂带抛光等方面概述了国内外整体叶盘抛光技术及装备的研究现状，在此基础上提出了制约整体叶盘型面抛光技术发

3、展的关键问题及其研究内容和解决方案。最后，根据整体叶盘的技术现状及核心关键问题指出了整体叶盘抛光技术的发展趋势。关键词：整体叶盘；抛光；磨削；航空发动机；电解加工；数控加工中图分类号：V261．2+5文献标识码：A文章编号：1000一6893(2016)07—2045—20航空发动机是飞机的“心脏”，其内部工作温度高，转子转速高，高温气体产生的压力大，内部构件的工作条件复杂且恶劣，机械负荷、热负荷大，而且要求其使用寿命要足够长。因此其研究和创新工作的难度极大，研制周期长，消耗费用高，它的主要研究内容包含

4、了空气动力学、材料工艺学、控制与测试等多门学科，是一个复杂的系统工程。航空制造领域目前认为，衡量航空涡轮发动机制造技术水平与其工作能力的一个重要性的指标是发动机的推重比[1]。先进的高推重比航空发动机的使用，使得战斗机执行战术时的机动性、短距起飞、超声速巡舷等优异作战性能得到了很大程度的提高。航空发动机制造技术的进步主要体现在如何提高推重比上，提高推重比已成为国家航空动力产业发展的主要目标。在诸多影响因素中，起到举足轻重的地位是航空发动机内部各级叶片的设计与加工工艺[2]。人们在探索如何提高飞机叶片型面

5、精度的同时，又在考虑如何提高发动机叶盘的结构构造。20世纪80年代中期，在航空发动机结构设计方面，出现了一种被称之为“整体叶盘”(Blisk)的结构，它是将叶片和轮盘作为一个整体，省去了连接用的榫头、榫槽，使结构大为简化。首先轮盘的轮缘处不需加工出安装叶片的榫槽，因而轮缘的径向尺寸可以大大减少，从而使转子质量减轻，可以显著提高发动机的推重比。其次，整体叶盘结构取消了叶片的锁紧装置结构，使得发动机零件数目大量减少，不仅使成本降低，而且有利于装配和平衡，提高了发动机的可靠性，延长了转子的寿命。另外，采用整体

6、叶盘后气流流道变得圆滑，消收稿日期：2015—12—25；退修日期：2016—01—12；录用日期：2016-02·29；网络出版时间：2016—03-0812：58网络出版地址：www．cnkinet／kcms／detail门1．1929V201603081258．002．hlmI基金项目：国家自然科学基金(51275545)*通讯作者．Tel．：023—67669333E—mail：yunhuang@samhida．com}

7、用格武；黄云．商贵坚，邹莱i整体叶盘抛光技术的研究现状及发展趋势!以．航空

8、学报．2016，37(7)：2045—2064．HUANGY，x

9、A0GJ，z0UL．cUrren{situationanddeve

10、opmen{tre耐ofD。

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13、s缸旬．ActaAeronaU{icaetAStf。na硪icasin}ca，2016．37(7)：2045-2064航空学报JuI．252016VoI．37No．7除了盘片分离结构中气流在榫根与榫槽间隙中泄漏所造成的损失，提高了气动性能和工作效率，同时可以避免由于装配不当或榫头的磨蚀，特别是微动磨

14、损、裂纹和锁片损坏带来的故障，从而减少维修次数和成本[2]。随着航空发动机涵道比、推重比及服役寿命要求的不断提高，整体叶盘在气动布局上采用了新的宽弦、弯掠叶片和窄流道等新技术，从而进一步提高了气动效率。由于整体叶盘有这些特点，因此它是下一步发动机叶盘的发展趋势，将全面取代传统的叶盘结构形式。美国国防部的IHPTET计划指出，到2020年，战斗机上发动机的涡轮都将采用整体叶盘结构，由此可见，整体叶盘已经作为新型航空发动机的重大改进部件，不仅应