“热障涂层”专题序言

正热障涂层,简称TBCs,是将耐高温、低导热、抗腐蚀的陶瓷材料以涂层的方式涂覆在合金表面、以降低高温服役环境下合金表面温度的一种热防护技术。热障涂层应用于燃气发动机涡轮叶片,可以显著提高发动机的工作效率和推力,同时可降低叶片合金的工作温度,从而大幅度提高发动机的寿命和可靠性,是先进航空发动机不可缺少的一项关键技术。有关热障涂层材料、制备科学以及表征等方面的研究一直是国际上表面与界面科学领域的研究热点,受到材料、物理、化学、力学、传热学等多领域科学家的高度关注。自20世纪90年代开始,美     

热障涂层技术在航空发动机涡轮叶片上的应用

热障涂层是提高航空发动机涡轮叶片工作温度的有效途径之一。根据某型发动机高压涡轮工作叶片、导向器叶片的结构特点和各种涂层制备技术的优缺点,制定了工作叶片和导向叶片表面底层、面层和内腔的涂层制备方案。对工作叶片、导向器叶片材料试样表面涂层的性能开展一系列测试试验。结果表明:涂层性能满足要求,涂层制备方案合理可行;对工作叶片、导向器叶片内表面涂层的厚度,气膜孔径的影响以及质量增加情况进行测量分析,结果均满足设计要求,表明涂层制备工艺合理可行。     

航空发动机部件试验设备

航空发动机部件试验设备剑桥大学向ＥＳＨ试验有限公司订购了一种热力疲劳（ＴＭＦ）试验机，用以测定航空发动机部件和其他材料的寿命。这种ＴＭＦ系统可模拟涡轮叶片工作温度的急剧变化（高达１０００℃），同时保持发动机高速旋转时产生的机械负载。这套设备采用了一种...     

发动机高温结构隔热涂层的力学特性

介绍了发动机涡轮导向叶片隔热层的力学特性;涂层材料的物理性能以及基体材料在各种温度条件下与涂层的匹配;涂层在抗热震性方面的能力;涂层与基体材料组合结构的寿命失效模型,试验结果证明,隔热涂层对叶片具有良好的保护作用,对提高叶片工作温度和使用寿命很有好处。     

航空发动机涂层技术研究及进展

随着航空发动机技术不断发展和性能不断提高,涂层技术作为先进航空发动机必不可少的关键技术在发动机中应用越来越广泛,从低温端到高温端、从外部到内部,各种涂层发挥着防护、密封、抗磨、抗冲击、减震、隔热等作用,从而提高发动机工作温度,减少燃油消耗,提高发动机效率,延长热端部件使用寿命,保障发动机安全可靠的工作.     

飞秒激光带热障涂层叶片气膜孔加工技术研究进展

航空发动机涡轮叶片采用热障涂层技术和气膜孔冷却技术可以大大提升叶片的耐温能力,因此可以显著提高发动机的工作温度使其具有更高的推重比和效率。而在带有热障涂层叶片上实现高品质和高精度冷却气膜孔的加工是发动机制造技术的难点。由于飞秒激光加工具有材料无选择性、无热影响区及加工精度高等特点,因此飞秒激光成为加工带热障涂层叶片气膜孔的研究热点。阐述了飞秒激光与叶片涂层和基体材料的作用原理和飞秒激光微孔加工的技术特点,介绍了飞秒激光带热障涂层叶片气膜孔加工技术的研究过程和发展现状,展望了该技术在高精度带热障涂层叶片气膜孔制造中的应用前景。     

光纤叶片振幅监测系统应用试验研究

传统的转子叶片振动测量是使用“应变片—引电器—应变仪”或“应变片—遥测系统”进行测量。但这两种方法都受到诸如发动机结构、工作温度测量点数多方面的限制。我们研制的这种新的非接触式转子叶片振动测量装置 ,它具有使用方便、工作温度高、测量点数多等优点。在新机的整机试车中进行了多次应用 ,对该机的高压一级转子工作叶片进行振动监测 ,获取了该叶片在台架状态时各种情况下的叶片振动数据 ,保证了试车工作的安全进行。一、系　　统　　 1 .测量原理 [1、2 ] 　图 1为发动机横截面示意图。 0为转子转动中心。在机匣和转子轴上图 1…     

高温合金涡轮叶片材料的现状与发展

 本文回顾了自1956年以来,近三十年我国航空发动机铸造涡轮叶片的发展历史和现状,归纳了在此期间材料和铸造科研人员提供的铸造高温合金和铸造方法,满足了航空发动机的需要。 在铸造动叶片、空心叶片的陶瓷型芯、弥散强化合金的研究与运用计算机进行质量控制等方面都取得显著的成就。 着眼为将来发展高性能发动机,文中提出研究陶瓷和难熔金属材料以适应下列要求: 1.更高的工作温度 2.更高的表面稳定性 3.更高的力学性能 除了应不怕失败地发展上述材料外,还应考虑高温合金仍是550～1100℃下工作的发动机结构件材料,而且还要使用一段很长的时间。因此,要研究推广计算机的应用。难熔金属模具及真空压铸叶片工艺的改进,将提高叶片质量和代替传统的熔模铸造工艺。     

热障涂层在CMAS环境下的失效与防护

随着航空发动机工作温度的提升,一种主要化学成分为CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2(简称CMAS)的环境沉积物对发动机叶片热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)的危害越来越严重,一方面导致叶片表面气膜冷却孔堵塞,降低冷效,改变叶片温度场和应力场;另一方面,引起叶片TBCs服役寿命大幅度下降。如何解决叶片TBCs表面CMAS吸附和渗透的问题对于高性能航空发动机的研制非常关键,也是目前TBCs研究领域的难点。本文重点阐述了TBCs在CMAS环境下的热化学、密实、相变等失效机理,并简述了国际上目前一些如涂层组织结构优化、添加阻渗层和牺牲层等解决CMAS问题的方法。     

发动机叶片气相渗铝工艺研究

为提高发动机叶片抗高温氧化和抗燃气腐蚀的能力,选用发动机叶片气相渗铝工艺,通过模拟生产的工艺试验,以试验数据及现象为依据,客观分析了渗铝的加热温度、保温时间及渗铝剂的用量等因素对渗铝层深度的影响,从而确定某型发动机叶片气相渗铝时的热处理参数。     

发动机叶片无损检测的可靠性

提出了一种发动机叶片无损检测可靠性分析方法,利用该方法可以有效地提高叶片中裂纹(缺陷)的检出概率(POD),并能对裂纹的漏检概率(POM)进行准确地评估和控制,使因叶片裂纹漏检而引起发动机故障的可能性降至最低程度,从而确保发动机的安全运行;该方法简单方便,易于工程实施和应用。      

无铪定向凝固高温合金DZ4的工程应用

在喷气发动机中，工作温度不低于９５０℃的大多数定向凝固高温合金涡轮叶片和导向叶片通常含有铪，以提高力学性能和使用性能。加入铪增加了合金的成本，从而限制了其应用。北京航空材料研究院在７０年代后期开发了一种无铪的定向凝固高温合金ＤＺ４。该合金力学性能高，可铸性好，成本低，适于生产应用。本文将讨论ＤＺ４合金的成分和显微组织特征，并介绍该合金的力学性能和工程应用     

压气机叶片动应力测量标定试验方法

提出了一种提高压气机叶片动应力测量准确度的方法,即在发动机叶片装配前,对已完成应变计粘贴的测试叶片开展动应力测量标定试验,获取试验应变计输出值与叶片各阶振动最大模态应变区域的敏感度,试验结果可用于指导发动机试车时叶片动应力限制值的设置,从而更准确地监控叶片的振动安全状态。对比分析了直接应力法和af强度法（振幅a和振动频率f的乘积）两种试验方法的优缺点。基于直接应力法,针对某压气机叶片开展了动应力测量标定试验,结果显示：1#叶片试验应变计对第1阶、第3阶模态的敏感度实测值较理论值分别大17.4%和24%,而1#叶片试验应变计和2#叶片试验应变计对第1阶模态的敏感度差异达到14.8%。试验结果证明开展动应力测量标定试验,可综合提高叶片动应力测试数据利用的有效性。     

高压压气机钛着火的危害与防止措施

自60年代以来,钛合金在飞机发动机中得到广泛应用。在工作温度允许的条件下,压气机盘、转子叶片、静子叶片、机匣、蓖齿封严环等均采用钛合金。但在使用中,许多发动机的旋转钛制零件(转子叶片、封严蓖齿等)与静止钛制零件(机匣、静子叶片、封严环等)相互碰撞、磨擦引起钛合金自燃着火,使压气机的零件烧穿烧毁,严重时,火焰还会烧穿内、外涵机匣,导致发动机     

简讯

该发动机是以250-C40发动机为基础研制的,主要用于贝尔407直升机.其主要改进包括:压气机采用新的高气流叶轮,空气流量增加了7%;刷式封严装置减少了漏气;第一级涡轮导向器采用气冷式,可提高工作温度,第一级涡轮转子叶片采用较好的间隙控制系统,第一和第三级涡轮导向器采用最佳流道面积;单通道全权限数字式控制系统以-C40的为基础;功率为5O0千瓦的传动系统以美陆军OH-58D直升机上采用的系统为基础.250-C47M的起飞功率为59O千瓦,最大连续功率为525千瓦.Mesa航空集团接收第一架福克70     

压气机叶片顶端与机匣运动间隙的测量

根据电容测量原理,介绍了一种航空发动机的压气机叶片顶端与机匣运动间隙的测量方法,从而满足了航空发动机压气机叶片的测量和安装需要。     

电子束物理气相沉积热障涂层的研究

７０年代以来，陶瓷热障涂层技术被广泛用于保护航空发动机的热端部件。热障涂层具有减少热流、降低热端部件工作温度（或提高发动机工作温度）、防止腐蚀和磨损、提高效率、节约燃料、延长零件工作寿命的功能。采用电子束物理气相沉积制备的热障涂层具有更高的抗氧化腐蚀剥落能力、界面结合力及热循环寿命。     

涡扇发动机可调静子叶片控制规律研究

航空发动机高压压气机采用可调静子叶片,可改善高压压气机的工作特性,扩大喘振边界,保证发动机稳定工作;通过优化可调叶片角度控制规律,还能提高发动机性能。基于双转子涡扇发动机的试车数据,介绍了可调叶片角度的控制方法,研究了可调叶片角度在低转速和高转速时的控制规律,分析了打开可调静子叶片角度对发动机性能的影响。研究表明,高压转子转速较高时,通过调节可调静子叶片角度,可以降低高压转子的物理转速,增加转子转速裕度,降低机械负荷,增加发动机在翼使用时间。     

涡流发生器在压气机中介机匣上的应用

本文介绍了涡流发生器技术在航空发动机压气机中介机匣上的应用研究。合理地选择涡流发生器叶片参数,对消除或减小中介机匣流道分离,提高总压恢复都是可行的。h/H=0.14,l/h=2.4的一组涡流发生器不仅可以消除流体分离,还可减少流阻系数44％,从而可以改善出口流场品质,提高发动机性能。     

基于特征的压气机叶片结构设计

对航空发动机压气机转子叶片结构进行了特征分析和归纳,提取了典型特征结构和特征参数,建立了基于UG软件的压气机叶片特征设计系统,利用该系统进行了叶片的特征结构设计和多种形式的罩量优化,在此基础上对叶片结构进行了重构。按照同样的方法和步骤,可逐步实现航空发动机各零部件的特征设计,由此达到缩短设计周期,节约成本,提高设计一次成功率的目的。