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关于涡扇发动机

我国飞机涡扇发动机技术这几年取得了巨大的进步。

1、设计采用了先进的软件平台和设计技术

（1）、我国在新一代大推力涡扇发动机上，已经实现用基于计算流体力学软件的三维设计软件设计叶片、风扇、压气机与涡轮叶片，实现了设计的虚拟展示和不同工序的虚拟协同，大幅提高了部件设计效率。

（2）、基于设计技术的进步，以往加工困难的大直径的风扇叶片的振动问题,、根部承受过大的载荷与流动损失大等问题，不仅顺利克服，而且降低了发动机耗油率，提高了推力，加大了风扇或压气机的喘振裕度。（当然具体实现这种设计，是在有了新的加工工艺方法和新的材料后才实现的，这点后面有介绍）。

2、新一代涡扇发动机采用了新结构

（1）、在高压压气机后的卸荷腔封严处，用新发展的封严装置，减少了漏气损失，可使压气机效率提高X%,喘振裕度提高Y%。

（2）、采用的整体叶盘（

在风扇与压气机中，将叶片与轮盘作成一体的结构称整体叶盘）结构，取消了榫根，轮盘的轮缘可作得很短，因此整体叶盘的重量大幅减少（重量可减少XX%)。另外还可消除气流在榫根与榫槽间缝隙中流动所带来的损失与微动磨损，并可使发动机零件数大大减少，同时可以提高发动机性能或寿命。由于风扇效率与空气流量提高，使发动机推力增加YY%。

（3）、目前整体叶盘采用线性摩擦焊的加工方法，与五坐标数控铣床和电化学加工方法相比，线性摩擦焊可以节约大量的钛合金，并且可以直接对损坏的单个叶片进行修复，

（4）、火焰筒结构更新，并在火焰筒上采用了大量碳化硅复合材料。

（5）、采用了复杂、高效的冷却高压涡轮叶片，目前涡轮前燃气温度已高达xxxx~yyyyK,这不仅需要采用更耐高温的单晶材料,而且要采用冷却效果更好的冷却结构。

（6）、在新一代涡扇发动机开始采用导热系数低的热障涂层，例如叶片表面喷涂热障涂层

3、新一代涡扇发动机采用了大量新材料

（1）、高压压气机机匣、加力筒体及尾喷管鱼鳞片用新的阻燃合金实验成功（一般情况下， 高压压气机机匣一般不能采用钛合金，因为钛制工作叶片或其断片与钛机匣碰磨会引起钛着火）。但是如果在钛合金中加入大于20%的钒与大于13%的铬就能阻止钛的燃烧且具有高的机械性能。

（2）、复合材料的风扇进口机匣实验成功（进口机匣由一个轴承毂、多个翼形支柱、一个外支承环以及安装凸耳等组成,零件的各部分被模塑成一个整体），与钛机匣相比，重量减轻信息xxkg,成形成本明显低于钛组件制造成本。

（3）、碳化硅纤维增强的碳化硅基复合材料火焰筒实验成功，壁温在xxxxK下仍能工作。

4、新一代涡扇发动机采用了大量新工艺

（1）、不同材料焊接的涡轮转子和离心式压气机叶轮（例如钛锻件与钛铝合金焊接在一起）。

（2）、双重热处理的涡轮盘（双重的热处理以适应外缘与轮心的不同要求,即外缘采用了提高损伤容限能力的处理，以适应榫槽可能出现的微裂纹,轮心部分则采用提高强度的热处理）。

（3）、陶瓷材料作的滚动轴承。氮化硅滚珠可以经受xx小时以上的工作循环,转速最大达到xxxxr/min,且仅用燃油油雾作为润滑剂与冷却剂。

（4）、激光冲击强化处理风扇叶片。采用这种强化处理后，零件的使用寿命可加长，并可防止表面裂纹（目前我国的某企业已经在为GE公司的涡扇发动机叶片提供外包激光强化服务）。

（5）、单晶涡轮叶片与粉末冶金轮盘成功使用。

关于激光冲击强化工艺

激光冲击强化技术其实就是利用强激光束产生的等离子冲击波，提高金属材料的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀能力，与传统的冷挤压、喷丸等金融材料表面强化手段相比强化效果更好，因为激光束单脉冲能量达到几十焦耳，峰值功率达到GW量级，在10～20ns内将光能转变成冲击波机械能，所以激光冲击波的压力可以达到TPa量级，而机械冲压的压力常在几十MPa至几百MPa之间，而且冲击波作用时间仅仅几十纳秒，比机械冲压高出10000倍，比爆炸成形高出100倍。目前美国广泛使用这种技术用于F/A-22上的F119-PW-100发动机整体叶盘和叶片等部件的生产，据美国报道，叶片楔形根部进行激光冲击处理后，其微动疲劳寿命至少提高25倍以上。而且也用于F119发动机钛合金损伤叶片修复，对具有微裂纹、疲劳强度不够的损伤叶片，经过激光冲击处理后，疲劳强度为413.7MPa，完全满足叶片使用的设计要求379MPa。    我国目前搞激光冲击强化研究的单位主要有中国科学技术大学、江苏大学、南京航空航天大学、华中理工大学、北京航空制造工程研究所、航空材料研究院、北京航空航天大学、空军工程大学等，产业化的单位也有几个，具备了系统设备的设计、制造、综合性能检测等关键技术的自主知识产权。