燃气轮机燃烧室火焰筒耐温技术的发展与应用.pdf

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1、第42卷第4期2016年8月航空发动机AeroengineV01．42No．4Aug．2016燃气轮机燃烧室火焰筒耐温技术的发展与应用赵传亮，呼姚，马宏宇，尚守堂(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：为了理清火焰筒耐温技术的发展脉络，明确未来的发展方向，对火焰筒壁面冷却技术、热障涂层技术与耐高温材料技术进行了综合分析。火焰筒冷却技术是保证火焰筒壁面处于材料允许的安全工作范围内的关键技术，多种冷却技术相结合的复合冷却技术将是今后的重点发展方向，而采用EB—PVD技术进行多层涂履的热障涂层技术将

2、会得到进一步的发展。陶瓷材料由于其特殊的耐高温热氧化能力，将有望成为未来燃烧室火焰筒的主要材料。关键词：火焰筒；耐温；冷却；热障涂层；陶瓷基复合材料；燃烧室；燃气轮机中图分类号：V233．5+4文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2016．04．010DevelopmentandApplicationofHeatResistingTechniquesforGasTurbineCombustorLinerZHAOChuan—hang，HUYao，MAHong—yu，SHA

3、NGShou—tang(AVICShenyangEngineDesignandKesearchInstitute，Shenyang110015，China)Abstract：Inordertoclearthedevelopmentrouteofheatresistingtechniquesforgasturbinecombustorlineranddefinitethedevelopmenttendency，techniquesforcooling，thermalcoating，andhightemperat

4、urematerialwereanalyzed．Gasturbinecombustorcoolingisakeytechnologytoensurethelinerwalltoworkunderthesafetemperature．Thecompositecoolingwhichincludesseveralcoolingtechniquesisthemajordevelopmentdirectioninthefuture．ThecoatingtechniquewhichusesEB-PVDtoconduct

5、multi-layercoatingwilldevelopfuaher．Theceramicmaterialwillbethemajormaterialforcombustorlinerinthefuturebecauseofitsspecialheatresistingcapability．Keywords：liner；heatresisting；cooling；thermalcoating；ceramicmatrixcomposite；combustor；,gasturbine0引言火焰筒耐温技术是指壁面

6、冷却技术、热障涂层技术与耐高温材料技术。其中，壁面冷却技术是保证火焰筒壁面处于材料允许的安全工作范围内的关键技术，其技术复杂程度随着发动机循环压比的增大以及制造技术的发展逐渐增加。该技术从早期单一形式的冷却，发展到多种冷却技术相结合的复合冷却，经历了几十年的发展历程，其核心是对冷却空气的高效利用。热障涂层技术主要是在材料表面喷涂一层低导热系数、低吸收率的材料，近些年也随着火焰筒及涡轮部件耐温要求的逐步提高得到了大力的发展。耐温材料从早期的不锈钢，发展到各种类型的铁基、镍基、钴基、金属间化合物、金属基复合材料(

7、MMC)以及陶瓷基复合材料(cMc)等，耐温程度逐渐提高，有力支撑了燃烧技术的发展。本文对近些年来火焰筒壁面冷却技术、热障涂层技术与耐高温材料技术进行了综合分析，对火焰筒耐温技术的发展脉络进行了梳理，明确了未来火焰筒耐温技术的发展方向。1壁面冷却技术1．1单一冷却技术1．1．1天窗冷却许多早期燃烧室的火焰筒壁面采用天窗冷却形式，其优点是成本低、质量轻、加工容易。但由于其加工过程中产生非常大的应力集中，在使用过程中很容易出现起始于天窗根部的裂纹，而且由于采用钣金工收稿日期：2016—02—26基金项目：燃气轮机

8、工程研究项目资助作者简介：赵传亮(1976)，男，硕士，自然科学研究员，从事航空发动机主燃烧室设计工作；E—mail：zcl606@qq．com。弓＼凫捂式：赵传亮，呼姚，马宏宇，等．燃气轮机燃烧室火焰箱耐温技术的发展与应用田．航空发动机，2016。42(4)：钾一54．ZHAOChuanlian吕HUYao,MAHongyu．etal，Developmentandapplieationofheat