先进材料在战斗机发动机上的应用与研究趋势

美国、英国等国家特别重视战斗机发动机材料的发展,通过制订和实施一系列先进材料研究计划,开发和验证轻质高强度材料,为发动机研制提供技术保障.综述各国现役、在研和预研战斗机发动机的材料应用情况,总结树脂基复合材料、钛基复合材料、钛铝金属间化合物、单晶高温合金、粉末高温合金、陶瓷基复合材料、陶瓷热障涂层等材料及其工艺应用趋势.先进材料研究的发展趋势:①向低密度高强度发展,以减轻质量;②向高强度与高耐温能力发展,以提高涡轮进口温度;③向一体化(材料、工艺与结构设计)发展,以实现材料特性与结构的最优组合.     

美国自适应发动机研究的进展与启示

为借鉴和参考美国自适应循环发动机的研究与研制经验,综述了美国变循环发动机演变至自适应发动机的3个发展阶段,重点介绍了其在多用途经济可承受的先进涡轮发动机(VAATE)研究计划下的自适应通用发动机技术(ADVENT)分计划、自适应发动机技术验证(AETD)分计划、自适应发动机过渡(AETP)分计划和空中优势自适应推进技术(ADAPT)分计划的开发与验证情况。分析总结出美国自适应发动机具有以下特点:技术先进且应用前景广泛,代表未来发展方向;变循环与自适应循环技术均不成熟,还需深入验证;技术研究采用竞争策略实施。     

通用的经济可承受的先进涡轮发动机研究计划的主要特点

通用的经济可承受的先进涡轮发动机（VAATE）研究计划是综合高性能涡轮发动机技术（IHPTET）研究计划的后续国家级技术研究计划,是为了满足美国未来武器系统的更高要求而实施的。对这2个计划的研究内容、应用范围和管理方法进行了分析与归纳。结果表明：相对IHPTET研究计划,VAATE研究计划更追求经济可承受性的提高、研究和应用的范围的进一步扩展及自上而下（航空器→领域→部件）的方法的高效性。     

VAATE计划下的革新性发动机

通用的经济可承受的先进涡轮发动机（VAATE）研究计划是继综合高性能涡轮发动机技术研究计划之后．由美国国防部、国家航空航天局、能源部和工业界联合制定、于2003年开始部分实施、2005年开始全面实施的一项技术研究计划。综述了由美官产学机构正在联合开发和验证的一些革新性发动机概念,如高速涡轮发动机、高马赫数涡轮发动机和自...     

陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件应用及热分析研究进展

陶瓷基复合材料(CMC)具有密度低、耐高温的优异特性而被视为新一代航空发动机的战略热结构材料,其制备工艺、性能设计及其在燃烧室和涡轮等热端部件的应用已成为现阶段航空发动机研究领域的热点.然而,由于编织特征导致的各向异性特性,给CMC在热端部件的应用和加工带来巨大挑战.本文总结了有关陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的...     

美国高超声速涡轮基组合循环发动机的进展及分析

旨在为未来空天动力技术研究和产品研制提供参考与借鉴。综述了美国高超声速涡轮基组合循环(TBCC)发动机的进展,重点对与涡轮发动机有关的预研计划进行详细描述,如国家空天飞机(NASP)计划、高速推进评估(Hi SPA)计划、猎鹰组合循环发动机试验(Fa CET)计划等。总结与归纳了TBCC发动机的研究发展的特点:TBCC发动机一直是高超声速飞行器研究的关键技术;目前涡轮发动机的首选是现有涡轮发动机改进,未来可能选择正在预研的高速涡轮发动机或自适应发动机;冲压发动机和模态转换技术已经取得明显进展,但还需长期深入验证。     

国外并联式涡轮基组合循环发动机技术发展途径浅析

为借鉴国外并联式涡轮基组合循环(TBCC)发动机技术研究经验,从飞行器使用需求出发,分析了并联式TBCC发动机面临的技术挑战,并从高速涡轮基技术、冲压发动机技术和组合技术三个方面,梳理了美国典型并联式TBCC发动机的研发计划。在此基础上,分析并提出了并联式TBCC发动机技术发展途径:拓展涡轮基工作马赫数上限和冲压发动机工作马赫数下限以实现并联式TBCC发动机模态转换,采用射流预冷技术扩展现有涡轮工作包线是短期内实现性较好的技术验证途径,开发高速涡轮发动机技术是未来发展的必然趋势。     

第1000台GEnx发动机下线

<正>10月26日,GE航空集团完成了第1000台GEnx发动机的总装工作。自首台GEnx发动机于2011年投入运营以来,该型发动机已累积了500万飞行小时和90万个飞行循环。GE一直在持续改进GEnx发动机,今年以来,已经在GEnx验证机上测试了多项新技术,包括高压涡轮(HPT)和燃烧室的陶瓷基复合材料(CMC)部件、采用先进冷却技术的新一代高压涡轮一级叶片、采用3D增材制造方法制造的轻型低压涡轮钛铝合金     

TECH56技术计划的发展

为了满足21世纪研制高性能、轻重量、结构紧凑、高可靠性、低排放和低噪声的涡扇发动机的需求,并改进改型现有的航空发动机,CFMI公司于1998年初制定了为期3年的TECH56技术计划。该计划旨在开发和验证未来民用涡扇发动机的先进部件技术,为最终研制单级高压涡轮、中等压比的涡扇发动机提供技术储备。SNECMA公司负责研制后掠风扇、轻质结构和先进低压涡轮;GE公司负责研制高压压气机、低排放燃烧室、高压涡轮和刷式密封;SNECMA和GE公司共同研究高、低压涡轮的相互作用,开发轴承材料、声学技术和控制技术。以CFM56发动机为参照,TECH56技术计划的总目标是降低购买费用15％～25％,降低燃油消耗率4％～7％,降低维护费用15％～20％,NOx排放量降低到低于国际民航组织(ICAO)规定值的50％,噪声比FAR36第3     

航空发动机陶瓷基复合材料涡轮部件研究进展

陶瓷基复合材料因其密度小、耐高温等优点,成为当前航空发动机涡轮部件材料研究的热点.尽管我国对其制备技术、性能、检测等方面开展的研究较少,但从长远来看,它仍是我国航空发动机制造商和维修服务供应商必须开展研究的方向.因此,本文对这一研究的进展情况进行了较为详细的梳理.     

环保的航空发动机VITAL计划

环保的航空发动机VITAL(EnVIronmenTALly Friendly AeroEngine)计划是欧洲共同体在第6框架下实施的新的技术研究计划。该计划总投资额为9050万欧元,由SNECMA公司领导,欧洲9个国家的53家合作伙伴参与。它的目标是通过开发和验证先进发动机部件技术,在2000年发动机技术水平的基础上,使噪声降低6dB,CO2的排放值降低7%。为了实现上述目标,VITAL计划将开发的技术纳入到以下3种发动机方案中进行验证:SNECMA公司负责的对转的涡扇发动机(CRTF)方案;RR公司负责的直接驱动的涡扇发动机(DDTF)方案;MTU公司负责的齿轮驱动的涡扇发动…     

国外水平起降临近空间高速飞机动力的发展

临近空间高速飞机的飞行包线宽广,常规动力不能满足需求,必须采用组合动力。涡轮基组合循环(TBCC)发动机能实现高超声速飞行器水平起降,是临近空间高超声速飞机的最佳动力。首先从TBCC技术研发路线入手,总结出TBCC主要技术研发领域,如高速涡轮基技术、冲压/超燃冲压发动机技术、飞发一体化技术和热防护技术;其次结合TBCC典型研究计划(RTA、FaCET、TriJet、LAPCAT和SR-72),归纳出每个计划的关键技术及进展,并对各方案的未来发展应用进行阐述;最后对TBCC的发展趋势和技术特点进行了总结。     

LEAP-1B发动机开始地面测试

<正>6月19日,CFM国际公司首台专用于波音737 MAX的全新LEAP-1B发动机开始进行地面测试,并且成功完成了一系列试运转,达到了最大起飞推力。在接下来的试验中,CFM公司将会检验此台发动机的机械运转、操作性能,并进一步验证发动机上应用的先进技术,包括碳纤维复合材料风扇、双环预混旋流器(TAPS)燃烧室、高压涡轮的陶瓷基复合材料叶冠和低压涡轮的钛铝合金叶片。LEAP-1B发动机的取证工作预计于2016年完成,于2017年在波音737 MAX上投入商业运营。     

涡轮发动机用陶瓷基复合材料涡轮转子研究进展（两机专刊）

高性能飞行器对涡轮发动机性能需求不断提升,对涡轮转子的耐温性和轻质化提出了苛刻要求。而目前高温合金涡轮转子性能逼近材料极限,难以满足未来涡轮发动机大幅减重提温的需求,先进陶瓷基复合材料（CMCs）涡轮转子成为必然趋势。本文介绍了涡轮转子用CMCs复合材料的设计、制备、加工、检测,以及各国在CMCs涡轮转子研制方面的进展,研究表明CMCs涡轮转子在液体火箭发动机、先进航空发动机领域具有巨大优势和应用潜力。当前连续纤维增强CMCs复合材料涡轮转子的耐温性能、抗冲击性能已初步得到验证,而材料强度和韧性不足是制约CMCs在航空发动机涡轮转子上应用的主要因素,发展高强度、高韧性涡轮转子用CMCs材料成为当前研究热点和未来必然趋势。     

MTU航空发动机公司为普惠齿轮传动涡扇发动机设计高速涡轮

据英国《飞行国际》2007年10月报道,以制造和修理军民用航空发动机为主要业务的德国MTU航空发动机公司将环境友好的航空发动机部件验证机(CLEAN)研究项目的技术应用到普惠公司的齿轮传动涡扇发动机(GTF)上,为其研发高速低压涡轮。     

关于新版综合高性能涡轮发动机技术计划——兼谈航空发动机研制中“基础技术”和“验证机”的重要作用

1 两项研究计划使涡轮发动机的发展如虎添翼 由于飞机对发动机性能的要求愈来愈高,采用常规方法研制涡轮发动机已远远不能满足飞机的要求。1988年,美国制定了综合高性能涡轮发动机技术(IHPTET)计划,目前已在提高发动机性能、可靠性、耐久性和缩短发动机研制周期方面取得了明显的成效。20世纪末,为了继续保持空中优势,美国国防部在总结IHPTET计划经验的基础上又制定了它的延续计划——经济可承受的多用途先进涡轮发动机(VAATE)计划。     

F136发动机试验陶瓷基复合材料的潜在应用

GE公司正在开展陶瓷基复合材料在发动机热部件方面的应用试验,研究重点是静子叶片、涡轮机匣和火焰简等非转动部件,同时该技术在转动部件上的探索性研究也在进行中。     

涡轮冲压组合发动机涡轮基改型设计研究

基于现有涡扇发动机,按涡轮冲压组合发动机技术验证要求,开展了基于成熟涡扇发动机改涡轮基的设计研究。根据涡轮基工作性能和技术要求,分析了改型设计的难点,并开展了涡轮基控制计划设计、高空大马赫数起动设计、超声速燃烧设计、低转速接通加力设计、全权限控制系统设计、燃滑油系统设计、高空封严设计和涡轮基与冲压级匹配设计。通过整机试验验证改型后发动机满足验证平台需求,并配装冲压组合发动机平台完成关键技术验证试验。对其他发动机的改型设计具备一定的工程参考价值。     

CFMI公司启动前沿航空推进（LEAP）技术计划

为了开发和验证CFM56发动机所需的更先进部件技术,1998年初,CFMI公司制定了为期3年的TECH56技术计划,现已实现预期目标。在TECH56技术计划取得巨大成功后,CFMI公司确定了CFM56发动机的未来发展方向,即:总运行费用(包括维护费用)逐步降低;结构设计更加完善;噪声明显降低;排放大大减少;循环参数最优化;控制更加高效;系统集成性明显改善等。为此,CFMI公司又启动了新的技术获取和成熟化技术研究计划———前沿航空推进(LEAP)技术计划,为CFM56系统发动机未来30年或更长时期的发展开发和验证更先进的技术。目前,CFMI公司基本确定了…     

涡轮发动机用陶瓷基复合材料涡轮转子研究进展

高性能飞行器对涡轮发动机性能需求不断提升,对涡轮转子的耐温性和轻质化提出了苛刻要求。而目前高温合金涡轮转子性能逼近材料极限,难以满足未来涡轮发动机大幅减重提温的需求,先进陶瓷基复合材料（CMCs）涡轮转子成为必然趋势。介绍了涡轮转子用CMCs复合材料的设计、制备、加工、检测,以及各国在CMCs涡轮转子研制方面的进展,研究表明CMCs涡轮转子在液体火箭发动机、先进航空发动机领域具有巨大优势和应用潜力。当前连续纤维增强CMCs复合材料涡轮转子的耐温性能、抗热冲击性能已初步得到验证,而材料强度和韧性不足是制约CMCs在航空发动机涡轮转子上应用的主要因素,发展高强度、高韧性涡轮转子用CMCs材料成为当前研究热点和未来必然趋势。