航空发动机关键部件结构及制造工艺的发展

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1、论坛FORUM航空发动机关键部件结构及制造工艺的发展DevelopmentofStructureandManufacturingTechnologyofCriticalComponentinAeroengine西北工业大学动力与能源学院赵明涂冰怡中航工业西安航空发动机（集团）有限公司设计所陈养惠自20世纪40年代进入喷气时代以来，伴随着人们对发动机推重比需求的提高，航空发动机技术得到了飞速发展，它每一次的更新换代都伴随着一些新结构的应用，而支撑这些结构的基础就是一些新材料与制造技术的发展与使用。因此，必须对航空发动机关键部件在结构、材料及制

2、造技术方面的发展及未来的应用趋势进行深入剖析。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.12.042赵 明西北工业大学副教授，博士。主要从事发动机结构强度、振动、疲劳寿命第二次世界大战期间迅速发展起来重比需求的提高，航空发动机技术得和高温材料疲劳性能的研究，承担和参的推重比可达1.0左右的活塞式发到了飞速发展，它每一次的更新换代加了各种科研项目10多项，发表了20动机，再到如今成为航空动力装置主都伴随着一些新结构的应用，而支撑多篇学术论文，其中有4篇被EI索引。力的推重比已达10.0左右的喷气式这些结构的基础就是一

3、些新材料与发动机，航空发动机推重比有了重大制造技术的发展与使用。因此，必须[1]发展（见图1）。评价航空发动机性对航空发动机关键部件在结构、材料能的关键性指标为发动机的推重比，及制造技术方面的发展及未来的应其每一阶段的发展都是与当时的社用趋势进行深入剖析。航空发动机是飞机性能、可靠性会需要以及科学技术发展水平（如耐和成本的决定性因素。从1903年莱高温的材料、先进的加工方法等）分风扇/压气机特兄弟首次实现动力飞行所使用的不开的。自20世纪40年代进入喷压气机用来提高进入发动机内推重比仅为0.11的水冷式发动机到气时代以来，伴随着人们对发动机

4、推的空气压力，它不仅受较高的离心负42航空制造技术·2015年第12期KeyManufacturingTechnologyofAeroengine航空发动机关键制造技术（a）成对叶片的内芯（b）加工成形的叶片图2NASA研制的一种轻质、低噪音复合材料宽弦风扇叶片风扇叶片，称之为第三代宽弦风扇叶图11940~2010年间发动机推重比的发展片，这是一种刚度更高、重量更轻、耐荷、气动负荷等，还会受到发动机进一块钛合金蜂窝夹芯块，两块面板撞击的空心风扇叶片，可使发动机风气道外来物的冲击，受风沙、潮湿的和蜂窝夹芯块经活化扩散连接形成[8]扇再减重约1

5、4%，其主要制造过程侵袭，同时由于压气机前面增压级和一体。为进一步减轻结构重量，罗如下：后面增压级的流通能力不匹配，容易·罗公司于1994年研究成功第二代（1）将碳化硅纤维（SCS-6）制[4]产生喘振现象，因此，无论在设计、制宽弦空心风扇叶片，这种叶片采用成预制带，即将单方向排列的SCS-6造，还是维修中都需在这方面耗费更钛合金3层结构的超塑成形/扩散与钛丝编织成纤维布，钛箔和纤维布多的精力和成本。下面分两部分概连接（SPF/DB）组合工艺制成，风扇间隔叠放，按照叶片不同部位的厚度述压气机结构及制造技术的发展变叶片芯部采用建筑上所用的三角

6、形要求确定叠放层数，然后用热等静压化。桁架结构，取代了第一代宽弦风扇法进行碳化硅纤维预制带的扩散连1 风扇叶片叶片的内部蜂窝芯板，这种实心度接。20世纪80年代初，风扇叶片一更低的叶片比蜂窝芯叶片轻15%，（2）将SCS-6预制带和钛合金般为窄弦、带凸肩、实心结构，由钛该种叶片已经用于波音777和A330（Ti-6Al-4V）制成TMC楔型面板，合金整体锻件加工而成，其主要加飞机的“遄达”发动机上。经X射线、超声探伤、金相和尺寸检[2]工工序为：先墩出叶根和凸肩，同时，美国普惠公司在PW4000查合格后，按风扇叶片要求的叠层次并预锻成形，再

7、在带转动炉膛的电系列基础上研制的增推型发动机序制备叶片毛坯组件。阻炉中加热，取出后精锻、切边，最PW4084的风扇叶片的设计也采用（3）最后采用SPF/DB工艺成形[5]后经过数道机加工序得到成品叶宽弦空心结构，其宽弦风扇叶片用出宽弦空心叶片，叶片面板厚度从根片。由于凸肩的存在，降低了风扇两块经过加工的钛合金带筋厚板，部到叶尖递减。的流通能力，气动效率低，同时，实首先采用扩散连接（DB）工艺连接，2 整体叶盘/叶环心的叶片质量过大，这种叶片不适然后应用超塑成形（SPF）工艺使整体叶盘结构是在20世纪80合更大推力发动机对风扇叶片的要叶片成形

8、，最后数控加工出叶根与年代中期出现的，它是在常规叶盘结求。为解决这些难点，英国罗·罗公叶型。未来，在推重比15~20的发构基础上发展起来的一种提高发动司于80年代中期开创性地设计