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℃,…     

航空发动机的新结构及其强度设计

本文首先对航空发动机结构发展进行了回顾,指出今后10～20年内发动机结构和材料应用方面的发展趋势;接着对推重比10一级发动机中采用的新结构及其强度设计技术进行了详细分析,预测了推重比12～15一级发动机中可能出现的新结构及强度问题;最后分析了发动机结构及材料与强度设计的相互依存关系。     

涡轮级间燃烧室技术的研究现状与发展趋势

介绍了涡轮级间燃烧室的工作原理及发展趋势。研究表明,加入涡轮级间燃烧室可提高发动机推重比和热效率．减低NOx等污染物排放。     

推重比15一级发动机关键技术及分析

全面阐述和分析了推重比15一级涡扇发动机总体、风扇和压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、喷管等设计技术。     

推重比10一级发动机燃烧室设计难点分析

本文分析了推重比10一级发动机燃烧室设计特点,归纳出了燃烧室的设计难点以及解决的途径,并结合国内的实际情况,提出设计推重比10一级发动机燃烧室必须突破的技术关键。     

航空发动机的先进涡轮技术(下)

涡轮材料与工艺的发展目前,推重比10一级发动机涡轮均采用第三代单晶叶片材料,这种材料本身耐高温能力已达1050-1100℃,加上采用先进隔热涂层提供的隔热效果,其材料能承受的温度将达更高水平。 涡轮材料近期的发展方向是定向共晶合金、超单晶合金、机械合金化高温合金,远期发展方向是人工纤维增强高温合金、定向再结晶氧化物弥散强化合金以及新的能承受高温的材料,如金属间化合物及复合材料,碳-碳复合     

IHPTET进展和目标调整

美国高性能涡轮发动机技术(IHPTET)计划的基本目标是到下一世纪初使航空发动机推进系统的能力翻一翻,具体要求是到2003年在保持已达到的可靠性和耐久性的前提下使发动机推重比和功重比分别增加100%和120%,耗油率降低30%～40%.整个计划分三个阶段,即1991、1997和2003年分别实现总目标的30%、60%和100%.     

先进涡轮盘结构强度对比分析

为减小航空发动机涡轮盘应力,减轻质量,提高发动机推重比,介绍了3种先进涡轮盘,即纤维增强涡轮盘、双辐板涡轮盘和整体涡轮叶盘的结构特点和工艺难点,提出其未来的研制设想;应用有限元分析软件对传统涡轮盘与3种先进涡轮盘进行了强度对比分析和质量计算.结果表明:3种先进涡轮盘在强度和质量方面较传统涡轮盘具有优势,突破相应的关键技术后,可应用于未来高推重比发动机中.     

无导叶对转涡轮新技术气动设计探讨

由于当供新的歼击机发展的需要,推重比10以上的涡扇发动机的研制势在必行,而对于涡轮部件,采用超跨声、大负荷、低稠度、无导叶、大转折角的对转涡轮方案是一个重大的技术措施。它将大幅度减轻发动机重量,提高推重比。分析了对转涡轮的优点,引出涡轮气动设计,计算方面的新问题和新概念。设计制造出了试验件,建立了对转涡轮试验台。     

推重比-10级发动机综述

本文首先介绍了第四代战斗机及其动力装置的战术技术要求，分析了国外推重比10-级发动机的设计技术，并通过对飞机推重比和发动机推重比的关系、飞机推力与飞行器阻力之间的夫系，对我国推重比10-级发动机提出了技术要求、参数选择。     

陶瓷基复合材料浮动壁燃烧室应用进展及结构方案探讨

为了提高飞机性能,半个世纪以来航空燃气涡轮发动机及其燃烧室技术取得了巨大的进步和发展,目前服役中的军用飞机发动机推重比已由初期的2提高到10,未来发动机推重比可望提高到20.本文就是在分析了国外几种有代表性发动机的基础上,参考了有关文献,对高推重比发动机主燃烧室研制过程中存在的问题和可能解决的技术途径之一,即采用陶瓷基复合材料C/SiC作为未来高性能浮动壁燃烧室陶瓷瓦片的可行性进行了方案分析研究.     

《航空动力学报》2001年(第16卷)分类索引

21世纪航空动力发展专栏对加快发展我国航空动力的思考刘大响　 ( 1 )…………………………………………………………推重比 15一级发动机有关总体性能的关键技术和难点分析陈大光等 ( 8 )……………………………面向 2 1世纪航空动力控制展望孙健国　 ( 97 )…………………………………………………………推重比 12～ 15发动机技术途径分析江义军　 ( 10 3 )……………………………………………………2 1世纪航空发动机动力传输系统的展望林基恕 ( 10 8 )…………………………………………………评　述有关对转涡轮基本设计与应用的进一步…     

开式整体叶盘通道高效粗加工方法研究

整体叶盘是现代航空发动机的重要组成部分,对提高发动机性能具有十分积极的作用.美国综合高性能涡轮发动机技术(IHPTET)计划与经济可承受多用途先进涡轮发动机(VAATE)计划均将整体叶盘列为重点突破技术[1].国内整体叶盘技术与欧美发达国家相比差距较大. 与传统叶片和轮毂装配结构相比,整体叶盘省去了连接用的榫头、榫槽及相应的连接件,减轻了重量,提高了推重比,使发动机的工作寿命与安全可靠性得到提升.整体叶盘分为开式与闭式两种结构.     

基于某微型发动机对比分析轴流涡轮与向心涡轮的气动性能与减重

为了确定厘米级微型涡轮发动机在相对较大功率、流量需求时的涡轮形式,以实现发动机更高的性能,本文基于某直径12厘米微发样机开展研究。本文估算了该样机整机环境下单级轴流涡轮的做功能力,并按参数优选规律设计了一台微型轴流涡轮,将之与该样机所采用的微型向心涡轮进行对比,基于CFD和CAD工具分析了两种叶轮在功率、效率及尺寸重量方面的差别。研究表明：在先进微小型发动机总压比提高（4～6,本文设计采用4.2）的情况下,涡轮为了在保持效率的同时满足压气机更高的功率需求,轴流式必须采用双级方案,向心式单级就可满足要求;在压气机压比4～6条件下,进一步对比双级轴流与单级向心方案的结果显示,当流量小于500g/s时,向心式具有尺寸重量优势,发动机能实现较高的推重比。针对厘米级微型发动机,在发动机增压比较高且没有超出单级向心涡轮做功能力的范围时,向心涡轮方案是更好的选择。     

美国技术创新发展计划的启示

技术创新是航空航天业发展的关键所在。不可否认的是,美国航空工业今日的强大与其长期大力提倡技术创新有着非常紧密的关系。以航空推进技术的发展方式为例,20年前,美国开始实施了一项国家级涡轮发动机技术发展计划,即综合高性能涡轮发动机技术(IHPTET)计划,其目标是到2005年使航空推进系统的能力翻一番,即推重比或功率重量比增加100%～120%,耗油率下降15%～30%。目前,该计划已经顺利结束,并获得了丰硕成果,美国军民用发动机的改型以及新型号的开发,很多都从这一计划中获益,确切地说,它使航空推进系统的性能达到了一个新的     

IHPTET计划的后续计划VAATE正在展开

通用、买得起的先进涡轮发动机 (ＶＡＡＴＥ)计划是高性能涡轮发动机综合技术 (ＩＨＰＴＥＴ)计划的后续计划。ＶＡＡＴＥ计划目的是降低美国军、民用燃气涡轮发动机的成本。ＩＨＰＴＥＴ计划的成员继续参加ＶＡＡＴＥ计划。ＶＡＡＴＥ计划涉及范围比ＩＨＰＴＥＴ更广 ,既包括小型发动机和大型发动机 ,也包括航空、地面和船用燃气涡轮发动机。ＶＡＡＴＥ计划的一个重要性能指标是采购性能 ,它是发动机能力 (推重比除以耗油率 )与成本 (研制、生产和维护成本之和 )之比。在ＩＨＰＴＥＴ计划 2 0 0 5年结束之前 ,ＶＡＡＴＥ计划处于早期验证阶…     

航空发动机的先进燃烧室技术

现代军用航空发动机的推重比已达到了10,甚至更高。为了提高推重比,需重新设计发动机的循环参数、提高总增压比和涡轮进口温度。发动机循环参数优化结果表明,总增压比增加不大,涡轮进口温度将比以前提高不少,即燃烧室的工作压力变化不大,但温升将比目前增加。先进燃烧室的特点先进燃烧室的主要特点是温升高。发动机制造商将高推重比发动机的结构可靠性、耐久性、可维护性和性能列入了同等重要的地位,并要求热端部件的使用寿命大大提高,这就使燃烧室的设计面临严峻的挑战。     

透博梅卡公司研制新的直升机发动机

透博梅卡公司已经宣布为直升机研制一种新的涡轮发动机。该发动机叫阿赫迪丹 (Ａｒｄｉｄｅｎ) ,设计用于5～ 6ｔ的直升机 ,起飞功率为 90 0ｋＷ ,计划于 2 0 0 5年取证。该发动机的设计特点是 :燃气发生器由两级离心压气机和 1级高压涡轮组成 ;动力涡轮为两级 ;控制系统为双通     

IHPTET计划中第三阶段ATEGG的技术进展

美国IHPTET(高性能涡轮发动机综合技术 )计划中第三阶段ATEGG(先进涡轮发动机燃气发生器 )的技术进展主要如下 :1政府与工业界IHPTET试验小组成功地验证了P&W公司的XTC6 7/ 1燃气发生器。其中包含为第三阶段目标作出贡献的技术 ,即试验证实ATEGG的推重比提高了 5 3% ,生产成本和维护成本分别降低了 2 3%和 19%。2GE公司 /AADC公司将通过XTC77/ 1燃气发生器开发和验证使推重比提高 85 %的核心机技术。3高负载的 4级压气机取代了常规的 6级压气机 ,在减轻重量和降低成本的同时 ,能提供相同的性能。4涡流控制的扩压器 ,缩短了发…     

TECH56技术计划的涡轮技术

在TECH56技术计划中,CFMI公司研制了一台高压涡轮。它的转子采用收敛-扩散式叶片,第1级静子采用3D气动设计的叶片。与现有CFM56发动机高压涡轮相比,该高压涡轮的叶片数减少了10％,效率提高近1％,级负荷增加15％,叶片所需的冷却空气流量减少了22％,前缘激波强度减弱了50％。这样,使得耗油率降低0.5％、排气温度改善10℃。 CFMI公司采用GE36桨扇发动机和YF120先进战斗机