高温结构陶瓷和复合材料及其在航空发动机上的应用

结构陶瓷具有耐高温、低密度、良好的高温抗氧化性、抗腐蚀性和耐磨性。与高温合金相比,结构陶瓷的使用温度提高了约400℃,在非冷却情况下工作温度可达1600℃;密度仅为高温合金的40％,相同体积的零部件可减轻重量约60％,特别对高速转子可大大减轻离心负荷;使用陶瓷还可因减少或取消冷却系统而简化结构,使发动机紧凑;节省高温台金中镍、铬和钻等战略金属。为提高航空发动机的推重比和降低燃料消耗,提高发动机的涡轮前温度是关键,如推重比10一级发动机涡轮前温度为1500℃以上,而目前高温台金和金属间化物最高使用温度不到1200℃,…     

对发动机经济性能参数的分析

发动机的性能参数确定了发动机的总体性能和状态。在发动机研制和运行的全寿期内 ,其经济性最高的性能参数称作经济性能参数。发动机的热效率是评价其经济性的指标。本文从提高经济性的角度出发对发动机性能参数进行了分析 ,发现热效率不适宜作为选择发动机性能参数的经济性决策指标 ,而应以发动机全寿期的运行成本为决策指标才更为合理 ,因为它兼顾了研制和运行两方面的因素。通过一个等压加热循环的燃气涡轮发动机 ,建立了经济优化模型并得出了经济性能参数 ,进而说明 ,寻求和采用经济性能参数可考虑作为发动机决策的一个方面     

GE在CMC部件生产中使用的缺陷检测方法

应用于飞机发动机内部高温高压区域的陶瓷基复合材料（CMC）,是当前最新的复合材料之一,在LEAP发动机和GE9X等新型发动机中有着广泛的应用。当前, LEAP发动机即将开始批量生产和交付,因此GE航空集团在为大规模生产陶瓷基复合材料做最后的准备。例如,在陶瓷基复合材料精益实验室中,GE航空采用微计算机断层扫描技术(Micro-CT)对新设计的陶瓷基复合材料部件进行无损探伤及检测,旨在以更高的分辨率深入检查陶瓷基复合材料部件的内部结构。     

高温结构陶瓷研究进展

前言高温结构陶瓷具有高温强度高、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀、比重小等许多优良性能。近二十多年来,发展十分迅速,成为航空航天、武器、核能、汽车、冶金、机械工业等发展高新技术的关键材料。其中研究最多、发展最快的高温结构陶瓷为Si_3N_4、SiC、ZrO_2、Al_2O_3等材料,特别是前三种材料。航天飞机前缘头锥表面和高温燃烧室内壁温度均在1500℃以上;汽车发动机的温度若能提高到1350℃以上,不仅热效率大大提高(30％以上),并且由于在高温下能充分燃烧,     

利用涡轮增压技术 提高国产摩托车性能

涡轮增压器对提高内燃机的功率具有明显的成效。金属涡轮增压器已广泛应用于汽车，在国外已开始应用于摩托车发动机上。陶瓷涡轮增压器能明显降低惯性矩，因而在８０年代已应用于国外汽车上。在我国摩托车发动机上开发应用该技术不但十分必要，也是完全可能的。     

聚焦陶瓷基复材结构研发 推进工程应用——访中航工业复合材料技术中心技术发展部副部长焦健

<正>陶瓷基复合材料因其优异的综合性能具有重要的应用潜力,请介绍一下您所在团队在陶瓷基复合材料领域开展了哪些方面的科研工作。焦健:目前,航空发动机已成为限制我国航空发展的瓶颈。国外经验证实,提高材料的耐高温能力是提升发动机性能最根本的解决途径,也是未来发动机材料发展的必然趋势。陶瓷基复合材料通常指以陶瓷为基体与纤维复合的一类材料,这类材料具有密度低、耐高温、耐磨损等特点。常见的陶瓷基复合材料体系包括纤     

陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的应用

介绍了适应未来先进航空发动机需求的陶瓷基复合材料在国外航空发动机热端部件上的应用现状,并展望了陶瓷基复合材料在国内航空发动机热端部件上的应用前景.     

典型涡扇发动机陶瓷基复合材料涡轮叶片概念设计

为了推动先进航空发动机陶瓷基复合材料（CMCs）涡轮叶片设计技术进步,以典型涡扇发动机基准性能参数为原始数据,按照涡轮叶片正向设计流程,从气动设计,到结构设计,再到变形及强度分析,梳理出以材料强度为约束,发动机推力和耗油率为输入值,涡轮叶片叶身模型为结果的概念设计方法。设计了一种陶瓷基复合材料低压涡轮转子叶片,该叶片实心无冷却,设计工况下的气动性能、强度和振动特性仿真结果满足设计要求。安全储备系数可达1.8,涡轮盘外载预估减少50%,验证了陶瓷基复合材料用于先进航空发动机热端部件的可行性。涡轮效率提高0.98%～1.17%表明陶瓷基复合材料具有提升先进航空发动机热端部件性能的潜力。     

陶瓷材料及陶瓷发动机的展望

 本文就结构陶瓷和功能陶瓷的许多独特性能进行了综述。讨论了陶瓷发动机的发展情况及优点,尤其是随着科学技术的飞跃发展,陶瓷材料的微观机理,产品的设计和力学特征等方面的研究。预计在不久的将来,新型的陶瓷发动机将以崭新的面貌出现。     

陶瓷燃气轮机的技术开发

陶瓷燃气轮机（CGT）的商品化问题正受到一些发达国家的关注。这些问题包括陶瓷部件的可靠性，陶瓷材料供应，陶瓷部件的设计，加工和试验验证。本介绍了美国联信发动机公司为陶瓷一级导向器和陶瓷的轮叶片商品化所采取的措施，其中包括设计方法，叶片连接技术，无损评估方法，陶瓷氧化／腐蚀等关键技术的开发，涡轮陶瓷构件的加工，部件和发动机试验等。     

脉冲爆震发动机工作原理与循环分析

阐述了脉冲爆震发动机工作原理，对脉冲爆震发动机热效率、循环过程及性能进行了初步分析。建立了脉冲爆震发动机工作过程、热力参数及其性能分析方法。     

间接起爆对脉冲爆震发动机热效率影响

建立了基于整个燃烧室内经历不同燃烧方式下所有工质来评估脉冲爆发动机平均循环热效率的方法,通过二维数值方法对两种采用不同数目障碍物的爆震管模型的起爆特性及循环热效率进行了研究,并分析了燃烧波传播的距离与DDT距离之比（定义为ξ）对模型热效率的影响.结果表明:①间接起爆方式及不同DDT强化装置都会影响系统的循环热效率;②就计算模型,当ξ接近1时,其系统平均循环热效率仅为理想爆震循环热效率的60%左右;③随着ξ的增加,间接起爆方式的影响迅速减弱;④当ξ为1.5时,系统平均循环热效率可达爆震燃烧热效率的93%.      

SNECMA与PW公司合作开发纤维增强陶瓷基复合材料喷管密封片

20世纪90年代中期,SNECMA公司与PW公司合作研制F100发动机的纤维增强陶瓷基复合材料喷管密封片。在采用CERASEPR A410和SEPCARBINOXR A500试样低循环疲劳试验验证其应用于F100-PW-229发动机的可行性后,先后加工8个喷管密封片,并在PW公司西棕榈滩海平面试验台和阿诺德工程发展中心的海平面与高空试验舱中,在F100-PW-229和F100-PW-220发动机上进行了地面加速任务试验；其中,在P100-PW-     

陶瓷基复合材料在欧美军民用航空发动机上的发展

陶瓷基复合材料作为航空发动机候选材料之一,具有广泛的应用前景,本文主要概述了陶瓷基复合材料在欧美军民用航空发动机尾喷口、燃烧室和涡轮等热端部件方面的发展和应用。     

新一代发动机高温材料—陶瓷基复合材料的制备、性能及应用

目前,国内在陶瓷基复合材料构件领域的研究尚处于起步阶段,从高性能纤维制备、复合材料制备/加工工艺到构件设计,尚不能满足航空发动机热端构件工程化应用需求,必须依托发动机设计、构件研制和原材料研制等单位,通过强强联合、协同攻关,形成陶瓷基复合材料产学研的合力,加速我国陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的应用。     

水冲压发动机的热力循环性能预示

针对采用二次进水机制的水冲压发动机,基于特殊的工作方式初步建立了相应的热力循环模型,进而在不同的发动机工况下分析了循环热效率性能。选定水反应金属燃料基础配方为Mg/AP/HTPB的混合物,在不同组分配方条件下,相应发动机热力循环效率随各影响参数的变化规律一致,均随燃烧室压强和水反应金属燃料中金属含量的增加而呈增加趋势,相反,水燃比的增加会引起热效率的降低。特别地,给定一合理水燃比3.0,保持燃烧室压强和航行器航深分别为2.5 MPa和10 m,50%和60%镁含量的水反应金属燃料对应发动机的循环热效率分别为37.78%和44.38%,初步验证了基于联合循环的水冲压发动机良好的循环性能。     

两级脉冲爆震发动机的理想热力循环及性能分析

为研究两级脉冲爆震发动机的性能,以Brayton循环和理想爆震循环为基础,建立和分析了两级脉冲爆震发动机的理想热力循环,利用CEA软件计算了富油燃烧产物及其组分随当量比的变化。计算分析表明,两级脉冲爆震发动机理想循环的热效率和单位推力介于Brayton循环和理想爆震循环之间,且随第一级放热比增大而减小;为得到最多的氢气和一氧化碳,第一级富油燃烧当量比应在2.6～2.8;由于燃烧反应不能完全进行和离解反应的存在,使得第一级富油燃烧的放热量减少,循环热效率增加。     

图片消息

罗-罗燃气涡轮发动机公司于今年9月13日首次试验了遄达工业型燃气涡轮发动机,这是一种在遄达800航空发动机基础上研制的发动机.该发动机在简单循环应用中在42%的热效率时将发出功率50000千瓦以上.它的燃烧系统以工业型RB211发动机的低污染技术为基础,所以在整个工作范围内具有低的排气污染物.预计该发动机将在1996年末投入使用.     

Д-30КУ-154大修技术准备的几个特点

俄罗斯彼尔姆发动机制造科研生产联合体于60年代研制了Д30系列发动机,其技术水平属前苏制航空发动机的第三代产品,其中Д-30KУ、Д-30KП曾大量装用于伊尔-62M和伊尔-76运输机.Д-30KУ-154涡扇发动机是联合体80年代初推出的衍生改型,基本上是在Д-30KУ基础上为满足图-154M型飞机的总体性能要求进行局部设计改进而成,主要是重新设计了外涵道机匣结构,降低噪声约30%.该发动机总空气流量263千克/秒,涵道比2.35,直径1.446米的     

陶瓷涂层在航空发动机上的应用研究

海军用航空发动机工作环境相当恶劣,其热端部件极易受到腐蚀,在涡轮叶片喷涂陶瓷涂层可以有效解决这一问题。本文通过试验验证的方法,分析了陶瓷涂层的抗高温氧化、抗高温热腐蚀和抗热震性能,以及介绍了陶瓷涂层在航空发动机上的应用及发展前景。