第一篇：航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史

上海交通大學(xué)

航空航天學(xué)院

姓名：雷桂林

學(xué)號(hào)：1104139036

航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展歷程及趨勢(shì)

1、活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期 早期液冷發(fā)動(dòng)機(jī)居主導(dǎo)地位

很早以前，我們的祖先就幻想像鳥(niǎo)一樣在天空中自由飛翔，也曾作過(guò)各種嘗試，但是多半因?yàn)閯?dòng)力源問(wèn)題未獲得解決而歸于失敗。最初曾有人把專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)裝到飛機(jī)上去試，但因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)太重，都沒(méi)有成功。到19世紀(jì)末，在內(nèi)燃機(jī)開(kāi)始用于汽車(chē)的同時(shí)，人們即聯(lián)想到把內(nèi)燃機(jī)用到飛機(jī)上去作為飛機(jī)飛行的動(dòng)力源，并著手這方面的試驗(yàn)。

1903年，萊特兄弟把一臺(tái)4缸、水平直列式水冷發(fā)動(dòng)機(jī)改裝之后，成功地用到他們的“飛行者一號(hào)”飛機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)只發(fā)出8.95 kW的功率，重量卻有81 kg，功重比為0.11kW/daN。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)兩根自行車(chē)上那樣的鏈條，帶動(dòng)兩個(gè)直徑為2.6m的木制螺旋槳。首次飛行的留空時(shí)間只有12s,飛行距離為36.6m。但它是人類(lèi)歷史上第一次有動(dòng)力、載人、持續(xù)、穩(wěn)定、可操作的重于空氣飛行器的成功飛行。

以后，在飛機(jī)用于戰(zhàn)爭(zhēng)目的的推動(dòng)下，航空特別是在歐洲開(kāi)始蓬勃發(fā)展，法國(guó)在當(dāng)時(shí)處于領(lǐng)先地位。美國(guó)雖然發(fā)明了動(dòng)力飛機(jī)并且制造了第一架軍用飛機(jī)，但在參戰(zhàn)時(shí)連一架可用的新式飛機(jī)都沒(méi)有。在前線的美國(guó)航空中隊(duì)的6287架飛機(jī)中有4791架時(shí)法國(guó)飛機(jī)，如裝備伊斯潘諾-西扎V型液冷發(fā)動(dòng)機(jī)的“斯佩德”戰(zhàn)斗機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的功率已達(dá)130~220kW, 功重比為0.7kW/daN左右。飛機(jī)速度超過(guò)200km/h，升限6650m。

當(dāng)時(shí)，飛機(jī)的飛行速度還比較小，氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻困難。為了冷卻，發(fā)動(dòng)機(jī)裸露在外，阻力又較大。因此，大多數(shù)飛機(jī)特別是戰(zhàn)斗機(jī)采用的是液冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。期間，1908年由法國(guó)塞甘兄弟發(fā)明旋轉(zhuǎn)汽缸氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)曾風(fēng)行一時(shí)。這種曲軸固定而汽缸旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)終因功率的增大受到限制，在固定汽缸的氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻問(wèn)題解決之后退出了歷史舞臺(tái)。兩次世界大戰(zhàn)之間的重要技術(shù)發(fā)明

在兩次世界大戰(zhàn)之間，在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)幾項(xiàng)重要的發(fā)明：發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩既減小了飛機(jī)阻力，又解決了氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻困難問(wèn)題，甚至可以的設(shè)計(jì)兩排或四排汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)，為增加功率創(chuàng)造了條件；廢氣渦輪增壓器提高了高空條件下的進(jìn)氣壓力，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的高空性能；變距螺旋槳可增加螺旋槳的效率和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出；內(nèi)充金屬鈉的冷卻排氣門(mén)解決了排氣門(mén)的過(guò)熱問(wèn)題；向汽缸內(nèi)噴水和甲醇的混合液可在短時(shí)內(nèi)增加功率三分之一；高辛烷值燃料提高了燃油的抗爆性，使汽缸內(nèi)燃燒前壓力由2~3逐步增加到5~6，甚至8~9，既提高了升功率，又降低了耗油率。

從20世紀(jì)20年代中期開(kāi)始，氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速，但液冷發(fā)動(dòng)機(jī)仍有一席之地在此期間，在整流罩解決了阻力和冷卻問(wèn)題后，氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)由于有剛性大，重量輕，可靠性、維修性和生存性好，功率增長(zhǎng)潛力大等優(yōu)點(diǎn)而得到迅速發(fā)展,并開(kāi)始在大型轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和對(duì)地攻擊機(jī)上取代液冷發(fā)動(dòng)機(jī)。在20世紀(jì)20年代中期，美國(guó)萊特公司和普·惠公司先后發(fā)展出單排的“旋風(fēng)”和“颶風(fēng)”以及“黃蜂”和“大黃蜂”發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率超過(guò)400kW，功重比超過(guò)1kW/daN。到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時(shí)，由于雙排氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功，發(fā)動(dòng)機(jī)功率已提高到 上海交通大學(xué)

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600~820kW。此時(shí)，螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度已超過(guò)500km/h，飛行高度達(dá)10000m。

在第二次世紀(jì)大戰(zhàn)期間，氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)向大功率方向發(fā)展。其中比較著名的有普·惠公司的雙排“雙黃蜂”（(R-2800)和四排“巨黃蜂”(R-4360)。前者在1939年7月1日定型，開(kāi)始時(shí)功率為1230kW, 共發(fā)展出5個(gè)系列幾十個(gè)改型，最后功率達(dá)到2088kW，用于大量的軍民用飛機(jī)和直升機(jī)。單單為P-47戰(zhàn)斗機(jī)就生產(chǎn)了24000臺(tái)R-2800發(fā)動(dòng)機(jī)，其中P-47 J的最大速度達(dá)805km/h。雖然有爭(zhēng)議，但據(jù)說(shuō)這是第二次世界大戰(zhàn)中飛得最快的戰(zhàn)斗機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在航空史上占有特殊的地位。在航空博物館或航空展覽會(huì)上，R-2800總是放置在中央位置。甚至有的航空史書(shū)上說(shuō)，如果沒(méi)有R-2800發(fā)動(dòng)機(jī)，在第二次世界大戰(zhàn)中盟國(guó)的取勝要困難得多。后者有四排28個(gè)汽缸，排量為71.5L，功率為2200~3000kW, 是世界上功率最大的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，用于一些大型轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)。1941年，圍繞六臺(tái)R-4360發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的B-36轟炸機(jī)是少數(shù)推進(jìn)是飛機(jī)之一，但未投入使用。萊特公司的R-2600和R-3350發(fā)動(dòng)機(jī)也是很有名的雙排氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)。前者在1939推出，功率為1120kW，用于第一架載買(mǎi)票旅客飛越大西洋的波音公司“快帆”314型四發(fā)水上飛機(jī)以及一些較小的魚(yú)雷機(jī)、轟炸機(jī)和攻擊機(jī)。后者在1941年投入使用，開(kāi)始時(shí)功率為2088kW，主要用于著名的B-29“空中堡壘”戰(zhàn)略轟炸機(jī)。R-3350在戰(zhàn)后發(fā)展出一種重要改型--渦輪組合發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)三個(gè)沿周向均布的廢氣渦輪，每個(gè)渦輪在最大狀態(tài)下可發(fā)出150kW的功率。這樣，R-3350的功率提高到2535kW，耗油率低達(dá)0.23kg/(kW·h)。1946年9月，裝兩臺(tái)R-3350渦輪組合發(fā)動(dòng)機(jī)的P2V1“海王星”飛機(jī)創(chuàng)造了18090km的空中不加油的飛行距離世界紀(jì)錄。液冷發(fā)動(dòng)機(jī)與氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)之間的競(jìng)爭(zhēng)在第二次世界大戰(zhàn)中仍在繼續(xù)。液冷發(fā)動(dòng)機(jī)雖然有許多缺點(diǎn)，但它的迎風(fēng)面積小，對(duì)高速戰(zhàn)斗機(jī)特別有利。而且，戰(zhàn)斗機(jī)的飛行高度高，受地面火力的威脅小，液冷發(fā)動(dòng)機(jī)易損的弱點(diǎn)不突出。所以，它在許多戰(zhàn)斗機(jī)上得到應(yīng)用。例如，美國(guó)在這次大戰(zhàn)中生產(chǎn)量最大的5種戰(zhàn)斗機(jī)中有4種采用液冷發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，值得一提的是英國(guó)羅-羅公司的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)。它在1935年11月在“颶風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)上首次飛行時(shí)，功率達(dá)到708kW；1936年在“噴火”戰(zhàn)斗機(jī)上飛行時(shí)，功率提高到783kW。這兩種飛機(jī)都是第二次世界大戰(zhàn)期間有名的戰(zhàn)斗機(jī)，速度分別達(dá)到624km/h和750km/h。梅林發(fā)動(dòng)機(jī)的功率在戰(zhàn)爭(zhēng)末期達(dá)到1238kW，甚至創(chuàng)造過(guò)1491kW的紀(jì)錄。美國(guó)派克公司按專(zhuān)利生產(chǎn)了梅林發(fā)動(dòng)機(jī)，用于改裝P-51“野馬”戰(zhàn)斗機(jī)，使一種平常的飛機(jī)變成戰(zhàn)時(shí)最優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機(jī)?！耙榜R”戰(zhàn)斗機(jī)采用一種不常見(jiàn)的五葉螺旋槳，安裝梅林發(fā)動(dòng)機(jī)后，最大速度達(dá)到760km/h，飛行高度為15000m。除具有當(dāng)時(shí)最快的速度外，“野馬”戰(zhàn)斗機(jī)的另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是有驚人的遠(yuǎn)航能力，它可以把盟軍的轟炸機(jī)一直護(hù)送到柏林。到戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束時(shí)，“野馬”戰(zhàn)斗機(jī)在空戰(zhàn)中共擊落敵機(jī)4950架，居歐洲戰(zhàn)場(chǎng)的首位。而在遠(yuǎn)東和太平洋戰(zhàn)場(chǎng)上，則是由于裝備了氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的F6F“地獄貓”戰(zhàn)斗機(jī)的參戰(zhàn)，才結(jié)束了日本“零”式戰(zhàn)斗機(jī)的霸主地位。航空史學(xué)界把“野馬”飛機(jī)看作螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的頂峰之作。

在第二次世界大戰(zhàn)開(kāi)始之后和戰(zhàn)后的最主要的技術(shù)進(jìn)展有直接注油、渦輪組合發(fā)動(dòng)機(jī)和低壓點(diǎn)火。

在兩次世界大戰(zhàn)的推動(dòng)下，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能提高很快，單機(jī)功率從不到10 kW增加到2500 kW 上海交通大學(xué)

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左右，功率重量比從0.11 kW/daN 提高到1.5 kW/daN左右，升功率從每升排量幾千瓦增加到四五十千瓦，耗油率從約0.50 kg/(kW·h)降低到0.23~0.27 kg/(kW·h)。翻修壽命從幾十小時(shí)延長(zhǎng)到2000~3000h。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，以它為動(dòng)力的螺旋槳飛機(jī)的飛行速度從16km/h提高到近800 km/h，飛行高度達(dá)到15000 m?？梢哉f(shuō)，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)達(dá)到其發(fā)展的頂峰。噴氣時(shí)代的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)

在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，由于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明而開(kāi)創(chuàng)了噴氣時(shí)代，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)逐步退出主要航空領(lǐng)域，但功率小于370 kW的水平對(duì)缸活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)仍廣泛應(yīng)用在輕型低速飛機(jī)和直升機(jī)上，如行政機(jī)、農(nóng)林機(jī)、勘探機(jī)、體育運(yùn)動(dòng)機(jī)、私人飛機(jī)和各種無(wú)人機(jī)，旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在無(wú)人機(jī)上嶄露頭角，而且美國(guó)NASA還正在發(fā)展用航空煤油的新型二沖程柴油機(jī)供下一代小型通用飛機(jī)使用。

美國(guó)NASA已經(jīng)實(shí)施了一項(xiàng)通用航空推進(jìn)計(jì)劃，為未來(lái)安全舒適、操作簡(jiǎn)便和價(jià)格低廉的通用輕型飛機(jī)提供動(dòng)力技術(shù)。這種輕型飛機(jī)大致是4~6座的，飛行速度在365 km/h左右。一個(gè)方案是用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，用它的飛機(jī)稍大，有6個(gè)座位，速度偏高。另一個(gè)方案是用狄塞爾循環(huán)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，用它的飛機(jī)有4個(gè)座位，速度偏低。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求為： 功率為150 kW； 耗油率0.22 kg/(kW·h)； 滿足未來(lái)的排放要求； 制造和維修成本降低一半。到2000年，該計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)行了500h以上的發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)，功率達(dá)到130 kW，耗油率0.23 kg/(kW·h)。

2、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期

第二個(gè)時(shí)期從第二次設(shè)計(jì)大戰(zhàn)結(jié)束至今。60年來(lái)，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)取代了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)創(chuàng)了噴氣時(shí)代，居航空動(dòng)力的主導(dǎo)地位。在技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下（見(jiàn)表1），渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)在不同時(shí)期在不同的飛行領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著各自的作用，使航空器性能跨上一個(gè)又一個(gè)新的臺(tái)階。渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

英國(guó)的惠特爾和德國(guó)的奧海因分別在1937年7月14日和1937年9月研制成功離心式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)WU和HeS3B。前者推力為530daN，但1941年5月15日首次試飛的格羅斯特公司E28/39飛機(jī)裝的是其改進(jìn)型W1B，推力為540daN，推重比2.20。后者推力為490daN，推重比1.38，于1939年8月27日率先裝在亨克爾公司的He-178飛機(jī)上試飛成功。這是世界上第一架試飛成功的噴氣式飛機(jī)，開(kāi)創(chuàng)了噴氣推進(jìn)新時(shí)代和航空事業(yè)的新紀(jì)元。

世界上第一臺(tái)實(shí)用的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)的尤莫-004，1940年10月開(kāi)始臺(tái)架試車(chē)，1941年12月推力達(dá)到980daN，1942年7月18日裝在梅塞施米特Me-262飛機(jī)上試飛成功。自1944年9月至1945年5月，Me-262共擊落盟軍飛機(jī)613架，自己損失200架（包括非戰(zhàn)斗損失）。英國(guó)的第一種實(shí)用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是1943年4月羅·羅公司推出的威蘭德，推力為755daN，推重比2.0。該發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)年投入生產(chǎn)后即裝備“流星”戰(zhàn)斗機(jī)，于1944年5月交給英國(guó)空軍使用。該機(jī)曾在英吉利海峽上空成功地?cái)r截了德國(guó)的V-1導(dǎo)彈。上海交通大學(xué)

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戰(zhàn)后，美、蘇、法通過(guò)買(mǎi)專(zhuān)利，或借助從德國(guó)取得的資料和人員，陸續(xù)發(fā)展了本國(guó)第一代渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，美國(guó)通用電氣公司的J47軸流式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和蘇聯(lián)克里莫夫設(shè)計(jì)局的RD-45離心式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的推力都在2650daN左右，推重比為2~3，它們分別在1949年和1948年裝在F-86和米格-15戰(zhàn)斗機(jī)上服役。這兩種飛機(jī)在朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)期間展開(kāi)了你死我活的空戰(zhàn)。20世紀(jì)50年代初，加力燃燒室的采用使發(fā)動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)能夠大幅度提高推力，為飛機(jī)突破聲障提供足夠的推力。典型的發(fā)動(dòng)機(jī)有美國(guó)的J57和蘇聯(lián)的RD-9B，它們的加力推力分別為7000daN和3250daN，推重比各為3.5和4.5。它們分別裝在超聲速的單發(fā)F-100和雙發(fā)米格-19戰(zhàn)斗機(jī)上。

在50年代末和60年代初，各國(guó)研制了適合M2以上飛機(jī)的一批渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，如J79、J75、埃汶、奧林帕斯、阿塔9C、R-11和R-13，推重比已達(dá)5~6。在60年代中期還發(fā)展出用于M3一級(jí)飛機(jī)的J58和R-31渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。到70年代初，用于“協(xié)和”超聲速客機(jī)的奧林帕斯593渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)定型，最大推力達(dá)到17000daN。從此再?zèng)]有重要的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世。

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展源于第二次世界大戰(zhàn)。世界上第一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)戴姆勒-奔馳研制的DB670(或109-007)，于1943年4月在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上達(dá)到840千克推力，但因技術(shù)困難及戰(zhàn)爭(zhēng)原因沒(méi)能獲得進(jìn)一步發(fā)展。世界上第一種批量生產(chǎn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是1959年定型的英國(guó)康維，推力為5730daN，用于VC-

10、DC-8和波音707客機(jī)。涵道比有0.3和0.6兩種，耗油率比同時(shí)期的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)低10%~20%。1960年，美國(guó)在JT3C渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改型研制成功JT3D渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力超過(guò)7700daN，涵道比1.4，用于波音707和DC-8客機(jī)以及軍用運(yùn)輸機(jī)。

以后，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)向低涵道比的軍用加力發(fā)動(dòng)機(jī)和高涵道比的民用發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)方向發(fā)展。在低涵道比軍用加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)方面，20世紀(jì)60年代，英、美在民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上研制出斯貝-MK202和TF30，分別用于英國(guó)購(gòu)買(mǎi)的“鬼怪”F-4M/K戰(zhàn)斗機(jī)和美國(guó)的F111（后又用于F-14戰(zhàn)斗機(jī)）。它們的推重比與同時(shí)期的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)差不多，但中間耗油率低，使飛機(jī)航程大大增加。在70~80年代，各國(guó)研制出推重比8一級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，如美國(guó)的F!00、F404、F110，西歐三國(guó)的RB199，前蘇聯(lián)的RD-33和AL-31F。它們裝備目前在一線的第三戰(zhàn)斗機(jī)，如F-

15、F-

16、F-

18、“狂風(fēng)”、米格-29和蘇-27。目前，推重比10一級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已研制成功，即將投入服役。它們包括美國(guó)的F-22/F119、西歐的EFA2000/EJ200和法國(guó)的“陣風(fēng)”/M88。其中，F(xiàn)-22/F119具有第四代戰(zhàn)斗機(jī)代表性特征--超聲速巡航、短距起落、超機(jī)動(dòng)性和隱身能力。超聲速垂直起飛短距著陸的JSF動(dòng)力裝置F136正在研制之中，預(yù)計(jì)將于2010~2012年投入服役。

自20世紀(jì)70年代第一代推力在20000daN以上的高涵道比（4~6）渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用以來(lái)，開(kāi)創(chuàng)了大型寬體客機(jī)的新時(shí)代。后來(lái)，又發(fā)展出推力小于20000daN的不同推力級(jí)的高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，廣泛用于各種干線和支線客機(jī)。10000~15000daN推力級(jí)的CFM56系列已生產(chǎn)13000多臺(tái)，并創(chuàng)造了機(jī)上壽命超過(guò)30000h的記錄。民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)依然投入使用以來(lái)，已使巡航耗油率降低一半，噪聲下降20dB, CO、UHC、NOX分別減少70%、90%、45%。90年代中期裝備波音777投入使用的第二代高涵道比（6~9）渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力超過(guò)35000daN。其中，上海交通大學(xué)

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通用電氣公司GE90-115B在2003年2月創(chuàng)造了56900daN的發(fā)動(dòng)機(jī)推力世界紀(jì)錄。目前，普·惠公司正在研制新一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)PW8000，這種齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力為11 000~16 000daN，涵道比11，耗油率下降9%。渦槳/渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)

第一臺(tái)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)為匈牙利于1937年設(shè)計(jì)、1940年試運(yùn)轉(zhuǎn)的 Jendrassik Cs-1。該機(jī)原計(jì)劃用于本國(guó)Varga RMI-1 X/H型雙引擎?zhèn)刹?轟炸機(jī)但該機(jī)項(xiàng)目被取消。1942年，英國(guó)開(kāi)始研制本國(guó)第一臺(tái)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)羅爾斯-羅伊斯 RB.50 Trent。該機(jī)于1944年6月首次運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)633小時(shí)試車(chē)后于1945年9月20日安裝在一臺(tái)格羅斯特“流星”戰(zhàn)斗機(jī)上，并做了298小時(shí)飛行實(shí)驗(yàn)。以后，英國(guó)、美國(guó)和前蘇聯(lián)陸續(xù)研制出多種渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，如達(dá)特、T56、AI-20和AI-24。這些渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率低，起飛推力大，裝備了一些重要的運(yùn)輸機(jī)和轟炸機(jī)。美國(guó)在1956年服役的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)T56/501，裝于C-130運(yùn)輸機(jī)、P3-C偵察機(jī)和E-2C預(yù)警機(jī)。它的功率范圍為2580～4414 kW，有多個(gè)軍民用系列，已生產(chǎn)了17000多臺(tái)，出口到50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，是世界上生產(chǎn)數(shù)量最多的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)之一，至今還在生產(chǎn)。前蘇聯(lián)的HK-12M的最達(dá)功率達(dá)11000kW,用于圖-95“熊”式轟炸機(jī)、安-22軍用運(yùn)輸機(jī)和圖-114民用運(yùn)輸機(jī)。終因螺旋槳在吸收功率、尺寸和飛行速度方面的限制，在大型飛機(jī)上渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)逐步被渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)所取代，但在中小型運(yùn)輸機(jī)和通用飛機(jī)上仍有一席之地。其中加拿大普·惠公司的PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)是典型代表，40年來(lái)，這個(gè)功率范圍為350~1100kW的發(fā)動(dòng)機(jī)系列已發(fā)展出30多個(gè)改型，用于144個(gè)國(guó)家的近百種飛機(jī)，共生產(chǎn)了30000多臺(tái)。美國(guó)在90年代在T56和T406的基礎(chǔ)上研制出新一代高速支線飛機(jī)用的AE2100是當(dāng)前最先進(jìn)的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，功率范圍為2983～5966 kW，其起飛耗油率特低，為0.249 kg/（kW·h）。

最近西歐四國(guó)決定為歐洲中型軍用運(yùn)輸機(jī)A400M研制TP400渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)以法國(guó)的M88的核心機(jī)為基礎(chǔ)，功率為7460kW,計(jì)劃于2008年定型。

在20世紀(jì)80年代后期，掀起了一陣性能上介于渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)之間的槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)熱。一些著名的發(fā)動(dòng)機(jī)公司都在不同程度上進(jìn)行了預(yù)計(jì)和試驗(yàn)，其中通用電氣公司的無(wú)涵道風(fēng)扇（UDF）GE36曾進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。由于種種原因，只有俄羅斯和烏克蘭的安-70/D-27進(jìn)入工程研制并計(jì)劃批生產(chǎn)裝備部隊(duì)。但因飛機(jī)技術(shù)老化、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲不符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)中發(fā)生的問(wèn)題較多，最近俄烏雙方作出放棄裝備該機(jī)的決定。

從1950年法國(guó)透博梅卡公司研制出206 kW的阿都斯特Ⅰ型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)并裝備美國(guó)的S52-5直升機(jī)上首飛成功以后，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)在直升機(jī)領(lǐng)域逐步取代活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)而成為最主要的動(dòng)力形式。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)已成功低發(fā)展出四代，功重比已從2kW/daN提高到6.8~7.1 kW/daN。第三代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)，80年代投產(chǎn)的產(chǎn)品。主要代表機(jī)型有馬基拉、T700-GE-701A和TV3-117VM，裝備AS322“超美洲豹”、UH-60A、AH-64A、米-24和卡-52。第四代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是20世紀(jì)80年代末90年代初開(kāi)始研制的新一代發(fā)動(dòng)機(jī),代表機(jī)型有英、法聯(lián)合研制的RTM322、美國(guó)的T800-LHT-800、德法英聯(lián)合研制的MTR390和俄羅斯的TVD1500，用于NH-90、EH-101、WAH-64、RAH-66“科曼奇”、PAH-2/HAP/HAC“虎”和卡-52。世 上海交通大學(xué)

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界上最大的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)是烏克蘭的D-136，起飛功率為7500 kW,裝兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的米-26直升機(jī)可運(yùn)載20 t的貨物。以T406渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)V-22突破常規(guī)旋翼機(jī)400 km/h的飛行速度上限，一下子提高到638 km/h。

目前，美國(guó)正準(zhǔn)備利陸軍計(jì)劃利用高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)（IHPTET）計(jì)劃第一階段和第二階段的成果發(fā)展用于UH-60A“黑鷹”/AH-64A“阿帕奇”改進(jìn)型的動(dòng)力--共用發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目(CEP)。CEP的目標(biāo)是耗油率減少25~30%，功重比提高60%，采購(gòu)成本和維護(hù)成本最小減少20%，使直升機(jī)的航程增加60%或載荷增加70%，同時(shí)減少后勤服務(wù)和維護(hù)的負(fù)擔(dān)。CEP項(xiàng)目的生產(chǎn)型發(fā)動(dòng)機(jī)的功率限制在2240kW。

為滿足未來(lái)運(yùn)輸旋翼機(jī)（FTR）的動(dòng)力需求，2004財(cái)年將開(kāi)始一個(gè)利用IHPTET第二階段和第三階段技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證計(jì)劃。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為7460kW，其工程和制造研制（EMD）將于2008到2010財(cái)年進(jìn)行。預(yù)計(jì)FTR與現(xiàn)在的重型運(yùn)輸直升機(jī)相比,可使航程增加三倍，或載荷增加一倍。

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世以后的60年來(lái)在技術(shù)上取得的重大進(jìn)步可用下列數(shù)字表明： 服役的戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推重比從2提高到7~9，已經(jīng)定型并即將投入使用的達(dá)9~10。民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推力已超過(guò)50000 daN，巡航耗油率從50年代渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)1.0 kg/(daN·h)下降到0.55 kg/(daN·h), 噪聲已下降20dB，CO、UHC和NOx分別下降70%、90%和45%。

服役的直升機(jī)用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的功重比從2kW/daN提高到4.6~6.1 kW/daN，已經(jīng)定型并即將投入使用的達(dá)6.8~7.1 kW/daN。

發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性和耐久性倍增，軍用發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車(chē)率一般為0.2~0.4/1 000發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí)，民用發(fā)動(dòng)機(jī)為0.002~0.02/1 000發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí)。戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)定型要求通過(guò)4300~6000TAC循環(huán)試驗(yàn)，相當(dāng)于平時(shí)使用10多年，熱端零件壽命達(dá)到2 000h；民用發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件壽命，為7000~10000 h，整機(jī)的機(jī)上壽命達(dá)到15000~20 000 h，也相當(dāng)使用10年左右。綜述

總之，60年來(lái)航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，為各種航空器的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，其中包M3一級(jí)的戰(zhàn)斗/偵察機(jī)，具有超聲速巡航、隱身、短距起落和超機(jī)動(dòng)能力的戰(zhàn)斗機(jī)、亞聲速垂直起落戰(zhàn)斗機(jī)、滿足180min 雙發(fā)干線客機(jī)延長(zhǎng)航程（ETOPS）要求的寬體客機(jī)、有效載重大20t的巨型直升機(jī)和速度超過(guò)600km/h的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。同時(shí)，還為各種航空改型輕型地面燃?xì)廨啓C(jī)打下基礎(chǔ)。

三、展望未來(lái)

發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展工作的特點(diǎn)是技術(shù)難度大、耗資多、周期長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛機(jī)的性能以及飛機(jī)研制的成敗和進(jìn)度有著決定性的影響，而且發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)具有良好的軍民兩用特性，對(duì)國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重要意義。因此，世界上幾個(gè)能獨(dú)立研制先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家無(wú)不將優(yōu)先發(fā)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為國(guó)策，將發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)列為國(guó)家和國(guó)防關(guān)鍵技術(shù)，給予大量的投資，保證發(fā)動(dòng)機(jī) 上海交通大學(xué)

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相對(duì)獨(dú)立地領(lǐng)先發(fā)展，并嚴(yán)格禁止關(guān)鍵技術(shù)出口。一些航空發(fā)動(dòng)機(jī)后起工業(yè)國(guó)家也已制訂了重大的技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，試圖建立獨(dú)立研制或參與國(guó)際合作研制先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的能力。為滿足21世紀(jì)各種航空器發(fā)展的要求，航空發(fā)達(dá)國(guó)家從上世紀(jì)80年代末開(kāi)始實(shí)施新的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，其目標(biāo)是到2005～2008年掌握使發(fā)動(dòng)機(jī)能力翻番的技術(shù)。所取得的階段成果已經(jīng)成功地用于一些在役發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)改型和新型號(hào)研制，目前正處于最終目標(biāo)的驗(yàn)證階段。鑒于計(jì)劃的成功實(shí)施和發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)航空發(fā)展產(chǎn)生的重要作用，有的國(guó)家已經(jīng)擬訂了進(jìn)一步的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。新計(jì)劃在繼續(xù)提高能力的同時(shí)更強(qiáng)調(diào)降低成本，其目標(biāo)是從2006年到2015年使以發(fā)動(dòng)機(jī)能力（推重比/耗油率）與全壽命期成本之比來(lái)度量的經(jīng)濟(jì)承受性提高到10倍。在高超聲速推進(jìn)方面，重點(diǎn)發(fā)展超聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和脈沖爆震波發(fā)動(dòng)機(jī)，近期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)M 4～8的導(dǎo)彈推進(jìn)系統(tǒng)，遠(yuǎn)期目標(biāo)是發(fā)展供高超聲速有人駕駛飛機(jī)、跨大氣層飛行器和低成本可重復(fù)使用的天地間往返運(yùn)輸系統(tǒng)的組合動(dòng)力系統(tǒng)。其他一些新概念發(fā)動(dòng)機(jī)和新能源發(fā)動(dòng)機(jī)也在探索之中,如以微機(jī)電技術(shù)為基礎(chǔ)的微型無(wú)人機(jī)用超微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和多電發(fā)動(dòng)機(jī),以及液氫燃料、燃料電池、太陽(yáng)能和微波能等新能源動(dòng)力。

1、綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃 1988年，美國(guó)空軍首先發(fā)起制訂并實(shí)施高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)（IHPTET）計(jì)劃，空軍、海軍、陸軍、國(guó)防部預(yù)研局、NASA和七家主要發(fā)動(dòng)機(jī)制造商都參與了這項(xiàng)計(jì)劃。計(jì)劃總的目標(biāo)是到2005年使航空推進(jìn)系統(tǒng)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%。也就是說(shuō)，要用15~20年時(shí)間取得過(guò)去30~40年取得的成就，生產(chǎn)和維修成本降低35%~60%?？梢哉f(shuō)，航空推進(jìn)技術(shù)正呈現(xiàn)出一種加速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

在歐洲，以英國(guó)為主，意大利和德國(guó)參與共同實(shí)施了先進(jìn)核心軍用發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃的第二階段（ACME-Ⅱ），英國(guó)和法國(guó)又聯(lián)合實(shí)施了先進(jìn)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)（AMET）計(jì)劃。ACME-Ⅱ的目標(biāo)是在2005~2008年驗(yàn)證推重比18~20、耗油率降低15%~30%、制造成本低30%和壽命期費(fèi)用低25%的技術(shù)。俄羅斯也有類(lèi)似的計(jì)劃，其目標(biāo)是在2010~2015年驗(yàn)證的技術(shù)，與俄羅斯的第五代發(fā)動(dòng)機(jī)相比，重量減輕30~50%，耗油率減少15~30%，可靠性提高60%~80%，維修工作量減少50%~65%。這里著重介紹美國(guó)的IHPTET計(jì)劃，它采取變革性的技術(shù)途徑，綜合運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)熱力學(xué)、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制方面突破性的成就，大大提高渦輪前溫度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕重量，實(shí)現(xiàn)最佳性能控制，最終達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。計(jì)劃總投資50億美元，以1995、2000和2005財(cái)年分為三個(gè)階段，分別達(dá)到總目標(biāo)的30%、60%和100%。目前，第二階段的任務(wù)已經(jīng)完成，第三階段計(jì)劃正在實(shí)施，并已進(jìn)入核心機(jī)的驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn)階段。下面將以渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)為例說(shuō)明其進(jìn)展。

●第一階段 軍方選普拉特·惠特尼公司為主承包商，通用電氣公司為備選承包商。以普拉特·惠特尼公司的XTE65/2驗(yàn)證機(jī)為代表，在1994年9月的試驗(yàn)中已經(jīng)達(dá)到并超過(guò)了第一階段的目標(biāo)--推重比增加30%，渦輪進(jìn)口溫度比現(xiàn)有先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)高222℃，超過(guò)目標(biāo)55℃。在它上面驗(yàn)證的主要新技術(shù)有：小展弦比后掠風(fēng)扇、Alloy C阻燃鈦合金壓氣機(jī)材料、雙合金 上海交通大學(xué)

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壓氣機(jī)盤(pán)、刷子封嚴(yán)、陶瓷復(fù)合材料火焰筒浮壁、“超冷”渦輪葉片和球形收斂調(diào)節(jié)片矢量噴管（SCFN，原定的第二階段目標(biāo)）。

●第二階段 軍方選通用電氣公司/艾利遜預(yù)研公司聯(lián)合組為主承包商，普拉特·惠特尼公司為備選承包商，以確保一家承包商失敗時(shí)，技術(shù)仍能得到發(fā)展。艾利遜預(yù)研公司于1991年底和1994年6月分別試驗(yàn)了針對(duì)IHPTET計(jì)劃第二階段目標(biāo)的XTC16/1A 和XTC16/1B核心機(jī)，提前4年達(dá)到第二階段核心機(jī)目標(biāo)。在這兩臺(tái)核心機(jī)上驗(yàn)證的新技術(shù)主要有：壓氣機(jī)整體葉環(huán)結(jié)構(gòu)、Lamilloy“鑄冷”渦輪葉片、渦輪整體葉盤(pán)、耐溫700~800°C的γ鈦鋁合金、周向分級(jí)燃燒室和陶瓷軸承。

通用電氣公司/艾利遜預(yù)研公司聯(lián)合組在1995～1996年試驗(yàn)了一種合作的變循環(huán)核心機(jī)XTC76/2。該核心機(jī)有5級(jí)壓氣機(jī)和1級(jí)渦輪。于1998年開(kāi)始試驗(yàn)在XTC76/2核心機(jī)的基礎(chǔ)上組成的變循環(huán)驗(yàn)證機(jī)，該驗(yàn)證機(jī)上采用的新技術(shù)還有：先進(jìn)的2級(jí)彎掠風(fēng)扇、無(wú)級(jí)間導(dǎo)向器對(duì)轉(zhuǎn)渦輪、金屬基復(fù)合材料低壓渦輪軸和鎳鋁合金渦輪部件。

普·惠公司在1999年也試驗(yàn)了下一代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)PW7000的初始原型，XTE-66，屬于第二階段技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，其推重比將比F119提高50%，達(dá)15~16。IHPTET計(jì)劃第二階段的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)可以在不帶加力的條件下達(dá)到F100-229和F110-129的帶加力單位推力，它與F100-229相比有以下改進(jìn)：轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)減少5~6級(jí)；長(zhǎng)度縮短40%；推重比從8提高到16；

典型任務(wù)油耗下降1/3；成本降低20%~30%；改進(jìn)隱身能力。

●第三階段 第三階段已經(jīng)通過(guò)了應(yīng)用基礎(chǔ)研究和部件研究階段，在氣動(dòng)熱力、結(jié)構(gòu)和材料方面已經(jīng)取得了階段性成果，在2001年和2002年分別進(jìn)入核心機(jī)和驗(yàn)證機(jī)驗(yàn)證。待驗(yàn)證的技術(shù)有：帶核心驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇級(jí)的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、壓比相當(dāng)于F100-200發(fā)動(dòng)機(jī)3級(jí)風(fēng)扇的單級(jí)分隔式葉片風(fēng)扇、高級(jí)壓比的金屬基復(fù)合材料整體葉環(huán)結(jié)構(gòu)的高壓壓氣機(jī)（4級(jí)達(dá)到F100發(fā)動(dòng)機(jī)10級(jí)的壓比）、鈦鋁壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子和靜子葉片、駐渦穩(wěn)定燃燒室、燃燒室主動(dòng)溫度場(chǎng)控制、陶瓷基復(fù)合材料火焰筒、陶瓷基復(fù)合材料渦輪導(dǎo)向葉片、無(wú)導(dǎo)向器葉片的對(duì)轉(zhuǎn)低壓渦輪、雙輻板渦輪盤(pán)、旋流加力燃燒室、流體控制矢量噴管（可分別降低重量和成本60%和25%）、磁性軸承、氣膜軸承、內(nèi)裝式整體起動(dòng)/發(fā)電機(jī)和模型基分布式主動(dòng)穩(wěn)定控制系統(tǒng)。

IHPTET計(jì)劃實(shí)施以來(lái)，其成果已應(yīng)用到許多軍民用發(fā)動(dòng)機(jī)的新型號(hào)研制和現(xiàn)有型號(hào)的改進(jìn)改型上。在民用發(fā)動(dòng)機(jī)方面有GE90、PW4084、CFM56-

7、AE3007和FJ44, 在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)方面有F117、F118、F119、F135、F136、F404、F414、F100和F110。

2、通用、經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃

由于IHPTET計(jì)劃在取得空中優(yōu)勢(shì)和商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)中的重要作用和已經(jīng)取得的巨大成功，美國(guó)準(zhǔn)備從2006年開(kāi)始實(shí)施IHPTET計(jì)劃的后繼計(jì)劃--VAATE計(jì)劃，其指導(dǎo)思想是在提高性能的同時(shí)，更加強(qiáng)調(diào)降低成本。VAATE的總目標(biāo)是，在2017年達(dá)到的技術(shù)水平使經(jīng)濟(jì)可承受性提高到F119發(fā)動(dòng)機(jī)的10倍。技術(shù)驗(yàn)證將分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段到2010年，使經(jīng)濟(jì)可承受性提高到6倍；第二階段到2017年使經(jīng)濟(jì)可承受性提高到10倍。上海交通大學(xué)

航空航天學(xué)院

姓名：雷桂林

學(xué)號(hào)：1104139036

推進(jìn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)可承受性的定義為能力與壽命期成本之比，其中能力為推重比與中間狀態(tài)耗油率的函數(shù)。

VAATE計(jì)劃的服務(wù)對(duì)象不僅包括有人駕駛航空器的發(fā)動(dòng)機(jī)，而且還涉及無(wú)人機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)以及船用和地面燃?xì)廨啓C(jī)。與IHPTET計(jì)劃一樣，VAATE計(jì)劃仍由國(guó)防部主持，NASA、能源部和六家發(fā)動(dòng)機(jī)制造商參與。其投資水平也與IHPTET計(jì)劃相當(dāng)，每年3億多美元，由政府和發(fā)動(dòng)機(jī)制造商均攤。VAATE計(jì)劃將通過(guò)三個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域的相互配合來(lái)實(shí)?

第二篇：航空發(fā)動(dòng)機(jī)總資料[推薦]

第一章概論

航空發(fā)動(dòng)機(jī)可以分為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)（小型發(fā)動(dòng)機(jī)、直升飛機(jī)）和空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)型。P3

空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中又可分為帶壓氣機(jī)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和不帶壓氣機(jī)的沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(構(gòu)造簡(jiǎn)單，推力大，適合高速飛行。不能在靜止?fàn)顟B(tài)及低速性能不好，適用于靶彈和巡航導(dǎo)彈)。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括：渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)WP，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)WJ,渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)WS,渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)WZ，渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)JS。在航空器上應(yīng)用還有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（燃料消耗率大，早期超聲速實(shí)驗(yàn)飛機(jī)上用過(guò)，也曾在某些飛機(jī)上用作短時(shí)間的加速器）、脈沖噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（用于低速靶機(jī)和航模飛機(jī)）和航空電動(dòng)機(jī)（適用于高空長(zhǎng)航時(shí)的輕型飛機(jī)）。P4

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是由進(jìn)氣裝置、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管等主要部件組成。

由壓氣機(jī)、燃燒室和驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的渦輪這三個(gè)部件組成的燃?xì)獍l(fā)生器，它不斷輸出具有一定可用能量的燃?xì)?。渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的螺槳、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的旋翼，它們的驅(qū)動(dòng)力都來(lái)自燃?xì)獍l(fā)生器。按燃?xì)獍l(fā)生器出口燃?xì)饪捎媚芰康睦梅绞讲煌瑢?duì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行分類(lèi)：將燃?xì)獍l(fā)生器獲得的機(jī)械能全部自己用就是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)；將燃?xì)獍l(fā)生器獲得的機(jī)械能85%~90%用來(lái)帶動(dòng)螺旋槳，就是渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)；將獲得的機(jī)械能的90%以上轉(zhuǎn)換為軸功率輸出，就是渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)；將小于50%的機(jī)械能輸出帶動(dòng)風(fēng)扇，就是小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)（涵道比1:1)；將大于80%的機(jī)械能輸出帶動(dòng)風(fēng)扇，就是大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（涵道比大于4:1）。P5

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù)：1.推力，我國(guó)用國(guó)際單位制N或dan,1daN=10N，美國(guó)和歐洲采用英制磅(Pd)，1Pd=0.4536Kg,俄羅斯/蘇聯(lián)采用工程制用Kg,1Kg=9.8N；2.推重比（功重比），推重比是推力重量比的簡(jiǎn)稱(chēng)，即發(fā)動(dòng)機(jī)在海平面靜止條件下最大推力與發(fā)動(dòng)機(jī)重力之比，是無(wú)量綱單位。對(duì)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)則用功重比（功率重量比的簡(jiǎn)稱(chēng)）表示，即發(fā)動(dòng)機(jī)在海平面靜止?fàn)顟B(tài)下的功率與發(fā)動(dòng)機(jī)重力之比，KW/daN；3.耗油率，對(duì)于產(chǎn)生推力、的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，表示1daN推力每小時(shí)所消耗的燃油量單位Kg/(daN·h),對(duì)于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它表示1KW功率每小時(shí)所消耗的燃油量單位Kg/(kw·h)；4.增壓比，壓氣機(jī)出口總壓與進(jìn)口總壓之比，飛速較高增壓比較低，低耗油率增壓比較高；5.渦輪前燃?xì)鉁囟?，是第一?jí)渦輪導(dǎo)向器進(jìn)口截面處燃?xì)獾目倻?，也有發(fā)動(dòng)機(jī)用渦輪轉(zhuǎn)子進(jìn)口截面處總溫表示，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志之一；6.涵道比，是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道和內(nèi)涵道的空氣質(zhì)量流量之比，又稱(chēng)流量比。涵道比小于1為小涵道比，大于4為大涵道比，大于1小于4為中涵道比，加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比一般小于1，甚至0.2~0.3。P8~9

噴氣時(shí)代（主流），服役戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推重比從2提高到7~9，定型投入使用的達(dá)9~11，我國(guó)到8。民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推力已超過(guò)50000daN巡航耗油率從20世紀(jì)50年代渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)1.0kg（daN· h)-1下降到0.55kg(daN· h)-1，噪聲下降20dB,NOX下降45%。服役的直升飛機(jī)用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的功重比從2Kg/daN提高到4.6kW/daN~7.1kw/daN。發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性和耐久性倍增，軍用發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車(chē)率一般為0.2/1000EFH~0.4/1000EFH（發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí)），民用發(fā)動(dòng)機(jī)為0.002/1000EFH~0.02/1000EFH。戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)熱端零件壽命達(dá)2000h,民用發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)壽命和熱端部件壽命達(dá)20000h~30000h.P12

第二章典型發(fā)動(dòng)機(jī)

WP5發(fā)動(dòng)機(jī)（單轉(zhuǎn)子）：

WP5發(fā)動(dòng)機(jī)前身是蘇聯(lián)BK-1發(fā)動(dòng)機(jī)，是米格15比斯、米格

17、殲

五、殲教五和轟五型飛機(jī)動(dòng)力裝置，用于吹雪車(chē)。主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：采用離心式壓氣機(jī)和分管型燃燒室。它由單級(jí)雙面離心式壓氣機(jī)、9個(gè)分管燃燒室、單級(jí)反應(yīng)式渦輪、噴管和傳動(dòng)機(jī)匣等主要部件組成；用于殲五和殲教五的WP5發(fā)動(dòng)機(jī)還有加力燃燒室，采用收斂型可調(diào)噴口；用于轟五的WP5發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有加力燃燒室，采用收斂型固定噴口。此外，還有燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、漏油系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和滅火裝置等。發(fā)動(dòng)機(jī)最大狀態(tài)推力2700daN增壓比4.36，推重比3.06，渦輪前燃?xì)鉁囟?00oC。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子支承在前、中、后3個(gè)支點(diǎn)上。P14

CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)（波音737):{雙轉(zhuǎn)子大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)} CFM556-3專(zhuān)為波音737系列飛機(jī)設(shè)計(jì)，主要用于B737-300、B737-400、B737-500等飛機(jī)上。CFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子由一級(jí)風(fēng)扇及3級(jí)低壓壓氣機(jī)和4級(jí)低壓渦輪組成，高壓轉(zhuǎn)子由9級(jí)高壓壓氣機(jī)和一級(jí)高壓渦輪組成。

CFM56-3-B1發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)：起飛最大推力為8900daN，巡航耗油率為0.678Kg/daN·h,渦輪前燃?xì)鉁囟?373oC,總增壓比22.6，涵道比5.0，空氣流量297.4Kg/s,推重比5.0，壓氣機(jī)增壓比：22。P20

第四章燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

對(duì)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其推力不僅由氣體給予內(nèi)壁的反作用力與作用在外壁上的大氣壓力的合力之差所構(gòu)成，而且還包括氣體給予發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部各部件的反作用力。在進(jìn)氣道中，當(dāng)飛機(jī)在飛行時(shí)由于速度沖壓，空氣進(jìn)入進(jìn)氣道壓力升高，作用在內(nèi)壁上的氣體壓力的合力與作用在外壁上的大氣壓力的合力之差，造成一個(gè)向前的軸向力。在壓氣機(jī)中，由于工作葉片和整流葉片都組成擴(kuò)張型通道，氣體減速增壓，因此，在壓氣機(jī)上作用著很大的向前的軸向力。

在燃燒室中，由于燃燒室頭部常為擴(kuò)張型，氣流減速，壓力提高，因此，在頭部造成一個(gè)向前的軸向力。而在燃燒室后段，略微收斂，流速增大壓力減小，而造成一個(gè)向后的軸向力。但由于燃燒室進(jìn)口面積小于出口面積，所以向前的軸向力大于向后的軸向力，兩者之差就是作用在燃燒室上的軸向力。

在渦輪中由于導(dǎo)向葉片通道和渦輪導(dǎo)向葉片都是收斂型，燃?xì)饬鹘?jīng)渦輪時(shí)，膨脹加速，壓力降低，所以導(dǎo)向葉片和渦輪葉片都承受一個(gè)向后的軸向力。

在噴管中，由于噴管收斂，壓力降低，但仍大于大氣壓力，故作用在噴管內(nèi)壁上的燃?xì)鈮毫Φ暮狭εc作用在外壁上的大氣壓力的合力之差，是一個(gè)向后的軸向力。應(yīng)該指出，噴管中雖然是產(chǎn)生向后的軸向力，抵消了一部分向前的軸向力，但是有了它才能使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程得以正常進(jìn)行。否則壓差建立不起來(lái)，發(fā)動(dòng)機(jī)不可能正常工作，也就不能產(chǎn)生推力。

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)各部件所承受的軸向力，有的向前，有的向后向前的軸向力與向后的軸向力之差，就是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。P57

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)：

不帶加力的雙轉(zhuǎn)子渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，由進(jìn)氣道、風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī)、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪和噴管組成。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩個(gè)氣流通道，分別稱(chēng)為內(nèi)涵道和外涵道。內(nèi)涵道相當(dāng)于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，外涵道為風(fēng)扇后的環(huán)形氣流通道。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是借增大流過(guò)內(nèi)、外涵道兩路空氣的動(dòng)能，從而使內(nèi)、外兩路同時(shí)產(chǎn)

生

推

力的。

P69

P69 主要參數(shù):1）涵道比Y: 流量Qm—單位時(shí)間流過(guò)的氣體的質(zhì)量（進(jìn)或出）；單位Kg/s。

Y=Qmout/Qmin Qmout內(nèi)涵道質(zhì)量流量

Qmin外涵道質(zhì)量流量

2）EPR發(fā)動(dòng)機(jī)壓比: EPR發(fā)動(dòng)機(jī)壓比，是表征發(fā)動(dòng)機(jī)推力的

低壓渦輪后總壓 參數(shù)之一。

EPR=———————————— 也有的發(fā)動(dòng)機(jī)用外涵

壓氣機(jī)（或風(fēng)扇）進(jìn)口總壓 道風(fēng)扇后的總壓和發(fā)

機(jī)動(dòng)進(jìn)口總壓之比表征EPR。

分類(lèi)：

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)可按涵道比劃分類(lèi)別：Y<1:1時(shí)，稱(chēng)為低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；Y在2:1~3:1稱(chēng)為中涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；Y>4:1稱(chēng)為高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。P71

第五章進(jìn)氣道

進(jìn)氣道的主要性能參數(shù)：

1.空氣流量Qm 進(jìn)氣道的空氣流量為每秒鐘流過(guò)進(jìn)氣道的空氣的質(zhì)量流量，記為Qm，法定單位Kg/s。Qm=pCA,P—空氣密度；C—進(jìn)口氣流速度；A—進(jìn)氣道進(jìn)口面積。P73 2.總壓恢復(fù)系數(shù)Gin 總壓恢復(fù)系數(shù)定義為進(jìn)氣道出口總壓與進(jìn)口

總壓之比,Gin=p*1 /p*0。由于氣流流過(guò)進(jìn)氣道總會(huì)有各種原因引起能量損失，所以恢復(fù)系數(shù)總小于1，但恢復(fù)系數(shù)越小損失越大所以應(yīng)盡量大于1。

3.畸變指數(shù) 進(jìn)氣道出口的壓力分布是不均勻的。流場(chǎng)出口截面中最高總壓和最低總壓之差與最高總壓之比叫作畸變指數(shù)。

—

p*1max—p*0min

p*1—進(jìn)氣道出口截面總壓?；?D=—————————

系數(shù)是描述進(jìn)氣道出口氣流分布

p*1max

狀態(tài)的參數(shù)?；冎笖?shù)越小，說(shuō)

明出口流場(chǎng)（參數(shù)分布）越均勻。

4.進(jìn)氣道的沖壓比π*in進(jìn)氣道出口的總壓與來(lái)流（0站位）靜壓的比值叫作進(jìn)氣道的沖壓比，記為π*in。進(jìn)氣道的沖壓比有3個(gè)影響因

p*素：流動(dòng)損失Gin，飛行速度V，大氣溫度T0。當(dāng)飛

π*in=——

行速度和流動(dòng)損失保持不變，T0升高，π*in降低；當(dāng)流

p*0

動(dòng)損失和大氣溫度保持不變，V增大，π*in提高；當(dāng)飛行速度和大氣溫度保持不變，Gin提高，π*in增大。P74

影響沖壓比的因素：飛行Ma數(shù)和進(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù) GinP77

亞聲速進(jìn)氣道：亞聲速進(jìn)氣道是在亞聲速和低超聲速（Ma<1.5）飛行范圍內(nèi)使用的進(jìn)氣道。它一般為擴(kuò)張型管道。亞聲速進(jìn)氣道的內(nèi)部損失的大小主要取決于進(jìn)氣道的形狀。P80

超聲速進(jìn)氣道：當(dāng)Ma>1.5后正激波壓力損失會(huì)顯著增大，致使Gin數(shù)值明顯下降。同時(shí)，進(jìn)氣道所引起的外部阻力也增大，引起發(fā)動(dòng)機(jī)的推力迅速減小，即出現(xiàn)進(jìn)氣道不能保證發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求的問(wèn)題。實(shí)質(zhì)是大Ma數(shù)時(shí)激波太強(qiáng)，而引起壓力損失過(guò)大。這樣對(duì)于大Ma數(shù)的飛機(jī)，為降低激波強(qiáng)度、減小壓力損失，就要用超聲速進(jìn)氣道。超聲速進(jìn)氣道利用激波系增壓來(lái)達(dá)到以最小的壓力損失完成沖壓壓縮過(guò)程。

P81 1】外沖壓式超聲速進(jìn)氣道

中心錐體后縮—亞聲速進(jìn)氣道—低速 中心椎體前伸—超聲速進(jìn)氣道—高速

P82

第六章壓氣機(jī)

評(píng)定壓氣機(jī)性能主要指標(biāo)：增壓比、效率、外廓尺寸和重量、工作可靠性、制造和維修費(fèi)用。對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的指標(biāo)之一是外廓尺寸，它用單位空氣流量來(lái)衡量，即通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)單位面積的空氣流量。P89 轉(zhuǎn)子：壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子由工作葉輪（包括工作葉片、鼓筒或鼓盤(pán)）及連接件組成，轉(zhuǎn)子構(gòu)成壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。

壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的基本結(jié)構(gòu)形式：鼓式（抗彎剛性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但承受離心載荷能力差，適用低速轉(zhuǎn)子，只能在圓周速度較低不大于180~200m/s條件下使用）、盤(pán)式（承受離心載荷能力強(qiáng)，但抗彎剛性差，很少單獨(dú)使用）和鼓盤(pán)式（抗彎剛性好，承受大離心載荷能力，高壓轉(zhuǎn)子用的多，特別是雙轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子

廣

泛

使

用）

P10

2工作葉片：工作葉片是軸流式壓氣機(jī)的重要零件之一。主要由：葉身和榫頭兩部分組成。較長(zhǎng)的葉片在葉身中部常常帶一個(gè)減振凸臺(tái)，作用是為了避免發(fā)生危險(xiǎn)的共振或顫振。目前有些發(fā)動(dòng)機(jī)（RB211-535E4、V2500）用寬葉弦的風(fēng)扇葉片取代有減振凸臺(tái)的窄葉弦的風(fēng)扇葉片。P109 靜子：軸流式壓氣機(jī)靜子中是壓氣機(jī)不旋轉(zhuǎn)部分，由機(jī)匣和靜子葉片組件組成。

壓氣機(jī)—整流器；渦輪—導(dǎo)向器。

整流器機(jī)匣是一個(gè)圓柱形或圓錐形（視氣流通道形狀而定）的薄壁圓筒，前后與其他機(jī)匣連接，內(nèi)壁上有固定整流葉片的溝槽，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子支承在機(jī)匣內(nèi)（有些發(fā)動(dòng)機(jī)的安壯節(jié)以及一些附件和導(dǎo)管固定在機(jī)匣外壁上）。P112

防冰系統(tǒng)：1】最常用的防冰方法是對(duì)容易結(jié)冰的零件表面進(jìn)行加溫。常見(jiàn)熱源：壓氣機(jī)的熱空氣、采用電加溫、或是兩者的聯(lián)合、有時(shí)還可以用熱滑油加溫。熱空氣多用于渦噴和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)如WP6、WP7、WS9，電加溫用在渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)上。需要加溫零件：進(jìn)氣裝置、進(jìn)口導(dǎo)流葉片和整流罩，有時(shí)前幾級(jí)整流葉片也需要加溫。2】減少零件表面水的附著力，最常用的方法在零件表面涂以憎水劑如WP7發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)低壓轉(zhuǎn)子的整流罩。P125-126 功率小于2200~2600KW的渦軸、渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，推力小于1500daN的渦噴、渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)習(xí)慣上稱(chēng)為小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，或簡(jiǎn)稱(chēng)為小發(fā)動(dòng)機(jī)。小發(fā)動(dòng)機(jī)性能不如大發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)，但轉(zhuǎn)速高。P127

第七章渦輪

渦輪性能參數(shù)： 1】落壓比π*T 渦輪的落壓比為渦輪的進(jìn)口總壓與出口總壓之比 落壓比越大，越有利。P143

2】渦輪功LT 1kg的燃?xì)饨?jīng)過(guò)理想的過(guò)程，從P*3膨脹到P*4所輸出的功。3】渦輪效率n*T。

影響渦輪功的因素：1】渦輪前燃?xì)鉁囟?/p>

2】渦輪落壓比 3】渦輪效率(渦輪效率提高，損失功減少，渦輪功增大)P145 渦輪在結(jié)構(gòu)上也是由轉(zhuǎn)子和靜子兩部分組成。渦輪的靜子叫導(dǎo)向器，位置在轉(zhuǎn)子葉輪的前面。

渦輪轉(zhuǎn)子的連接方式：1】不可拆卸方式 2】可拆卸方式P146-147 渦輪工作葉片可能有葉冠，葉冠可以提高剛性并建立阻尼，因而可以起到減振作用，防止發(fā)動(dòng)機(jī)在工作中工作葉片出現(xiàn)共振和顫振（在風(fēng)扇葉片和長(zhǎng)壓氣機(jī)葉片上起同樣作用的構(gòu)造是葉身凸臺(tái)）葉冠形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，可以改善燃?xì)庠诠ぷ魅~片中的流動(dòng)防止葉尖處的潛流損失，因而可以提高渦輪效率。另外還有利于控制葉尖與機(jī)匣之間的間隙，降低機(jī)匣溫度。渦輪工作葉片的榫頭一般都是樅樹(shù)形的，這種榫頭具有材料利用率高、重量輕、強(qiáng)度高、對(duì)熱應(yīng)力不敏感等優(yōu)點(diǎn)，更適合高溫高負(fù)荷的工作條件，缺點(diǎn)：對(duì)加工精度要求高、成本高、榫槽內(nèi)熱應(yīng)力大。為了改善榫頭的應(yīng)力分布，在葉身和榫頭之間設(shè)一段伸根，伸根上有冷卻空氣的進(jìn)口。由于渦輪工作溫度高，所以材料選用耐高溫的鎳基合金，重量比較重。由于同樣原因（高溫）在渦輪葉片還要采取冷卻措施，特別是第一級(jí)高壓渦輪葉片通常是中空的，葉身內(nèi)部是迷宮式的冷卻空氣通道，采用對(duì)流、氣膜、沖擊等冷卻技術(shù)降低工作葉片溫度。P151

第八章燃燒室

燃燒室的零件是在高溫、高負(fù)荷下工作局部溫度高達(dá)3000K以上，承受著由氣體力、慣性力產(chǎn)生的靜載荷和振動(dòng)負(fù)荷，還受到熱應(yīng)力和熱腐蝕的作用。燃燒室殼體和擴(kuò)壓器是發(fā)動(dòng)機(jī)主要承力件。P161 燃燒室基本類(lèi)型：1】分管燃燒室（單管式燃燒室）2】環(huán)管燃燒室（聯(lián)管燃燒室）

3】環(huán)形燃燒室

燃燒室工作的特點(diǎn)：高速殲擊機(jī)要求渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力大，飛行阻力小，這就必須增大空氣流量和減少燃燒室的橫截面積，導(dǎo)致燃燒室進(jìn)口氣流速度達(dá)到很大的數(shù)值，有的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室進(jìn)口氣流速度高達(dá)200m/s以上。P167 1】燃燒室中的燃料是在高速氣流中進(jìn)行燃燒的，這是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工作特點(diǎn)之一。

2】燃燒室出口燃?xì)鉁囟纫艿綔u輪葉片材料強(qiáng)度的限制，這是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工作特點(diǎn)之二。

3】燃燒室的軸向尺寸還要受到發(fā)動(dòng)機(jī)性能和結(jié)構(gòu)的制約，如迎風(fēng)阻力、結(jié)構(gòu)重量，轉(zhuǎn)子跨度。燃燒室空間有限，必須在有限的空間內(nèi)完成完全燃燒過(guò)程，并達(dá)到性能的要求。這是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工作特點(diǎn)之三。P168 在組織如何穩(wěn)定燃燒：1】降低燃燒室中的氣流速度；

2】提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

； 3】分區(qū)燃燒，解決穩(wěn)定火源、完全燃燒和降溫及均勻溫度場(chǎng)等問(wèn)題。

1.降低燃燒室內(nèi)局部地區(qū)氣流速度措施：

1】擴(kuò)散器，將燃燒室的進(jìn)口段做成擴(kuò)散型管道，使進(jìn)入燃燒室的氣流速度得到降低。2】旋流器，用增長(zhǎng)擴(kuò)散段或增大擴(kuò)散角的辦法使氣流速度進(jìn)一步降低，勢(shì)必使燃燒室橫截面積大大超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的其他部件，因此采用旋流器。

2.增大火焰筒傳播速度，降低燃燒室出口溫度：1】氣流分股2】促使燃料迅速汽化 3】組成余氣系數(shù)合適的混合氣 3.設(shè)火焰筒使燃燒分區(qū)P168-172

第九章加力燃燒室

加力燃燒室（擴(kuò)散器、預(yù)燃裝置、可調(diào)噴口）的功用：加力燃燒室的功用是在保持發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速和渦輪前燃?xì)鉁囟炔蛔兊那闆r下，將燃油噴入渦輪后的燃?xì)饬髦校萌細(xì)庵惺Ｓ嗟难鯕庠俅稳紵ㄔ陔p涵道發(fā)動(dòng)機(jī)中，還可以從外涵道引入新鮮空氣），進(jìn)一步提高燃?xì)鉁囟?，增大噴氣速度，達(dá)到增加推力的目的。當(dāng)使用加力時(shí)，為了保持渦輪前各部件的最大工作狀態(tài)不變，就必須同時(shí)加大尾噴口的排氣面積，以適應(yīng)燃?xì)獗热莸脑黾?。因此，凡是帶有加力燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)都必須有面積可調(diào)節(jié)的尾噴口（管）配合工作。P190

第十章排氣裝置

亞聲速?lài)姽埽阂话惆咽諗啃蛧姽芙凶鰜喡曀賴(lài)姽?速度增大，壓力減小

P209

超聲速?lài)姽埽撼浞掷萌細(xì)獾呐蛎浤芰?，進(jìn)一步增大噴氣速度避免較大的推力損失，采用收斂擴(kuò)張型（拉瓦爾）噴管，使噴氣速度達(dá)到超聲速。P212 反推力裝置：

1】?jī)?nèi)涵反推（熱氣流反推）：蛤殼形門(mén)式【經(jīng)出口葉柵（一個(gè)飛機(jī)4個(gè)）向斜前方排除，產(chǎn)生反推力】、戽斗式門(mén)式。

P222 2】外涵反推（冷氣流反推）：如，風(fēng)扇反推

在大流量比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)（如PW4000,RB211,CFM-56）中，通常采用外涵道反推力裝置，又叫冷氣流反推裝置。

優(yōu)點(diǎn)：1】有效，因?yàn)榇蠛辣葴u扇發(fā)動(dòng)機(jī)80%以上的推力來(lái)自于風(fēng)扇，即外涵道，所以將外涵氣流折反，可獲得足夠大的反推力 2】可行，將外涵氣流折反時(shí)對(duì)內(nèi)涵氣流的影響很小，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的影響也小，先進(jìn)民航飛機(jī)大多采用這種形式的反推裝置。

P223 第十一章航空發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)

1.CFM-56發(fā)動(dòng)機(jī)的支承方案，高壓轉(zhuǎn)子1-0-1型，低壓轉(zhuǎn)子0-2-1型.2.CR700/PW4000發(fā)動(dòng)機(jī)的支承方案，其中高壓轉(zhuǎn)子1-1-0型，低壓轉(zhuǎn)子0-2-1型。1號(hào)、3號(hào)支點(diǎn)分別是低壓、高壓轉(zhuǎn)子的止推支點(diǎn)。P233-234

第十二章

航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作系統(tǒng)

P247

航空動(dòng)力裝置控制包括進(jìn)氣道控制、發(fā)動(dòng)機(jī)控制、排氣裝置的控制。液壓機(jī)械式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)（控轉(zhuǎn)速、油量）：

發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)：液壓機(jī)械式、監(jiān)控型電子式、全功能數(shù)字電子式。液壓機(jī)械式及氣動(dòng)機(jī)械式燃油控制器仍是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上使用最多的控制器。

P251 監(jiān)控型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制中，液壓機(jī)械式控制器作為主控制器，負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)的完全控制包括起動(dòng)、加速、減速控制。P257 全權(quán)限(全功能)數(shù)字電子控制（FADEC/EEC）: FADEC是發(fā)動(dòng)機(jī)控制發(fā)展的最新水平，是今后的發(fā)展方向。民航發(fā)動(dòng)機(jī)控制越來(lái)越多采用FADEC，如PW4000,V2500，RB211-524,GE90等。

FADEC系統(tǒng)是管理發(fā)動(dòng)機(jī)控制的所有控制系統(tǒng)的總稱(chēng)。，在FADEC控制中，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器EEC或電子控制系統(tǒng)ECU是它的核心，所有控制計(jì)算均由計(jì)算機(jī)進(jìn)行，然后通過(guò)電液伺服機(jī)構(gòu)輸出控制液壓機(jī)械裝置及各個(gè)活門(mén)、作動(dòng)器等，因此它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)任然是液壓機(jī)械裝置。

P259 滑油系統(tǒng)功用：潤(rùn)滑、冷卻、清潔、防腐；

除此之外，滑油系統(tǒng)還為其他系統(tǒng)提供工作介質(zhì)、封嚴(yán)，并且是發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的載體。

在渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于滑油帶走的熱量較多，所以還可以作為防冰系統(tǒng)的熱源。

P262

滑油系統(tǒng)組成：滑油箱、增壓箱、滑油濾、安全活門(mén)、回油泵、滑油散熱器、油氣分離器（氣：滑油蒸汽）、指示系統(tǒng)和磁性堵塞組成。P264

簡(jiǎn)答題：

1.航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括哪些要素？

P5 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)WP

渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)WS 渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)WJ

槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)WZ 渦輪槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)JS

（垂直/短距起降動(dòng)力裝置）

2.航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)有哪些？

P8 推力（功率 1daN=10N)

推重比（功重比）daN/kg 耗油率kg/(Hp巡航·h)

增壓比

涵道比 渦輪前燃?xì)鉁囟?/p>

3、CFM56—3發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于那幾型飛機(jī)上？

P20

簡(jiǎn)述CFM56—3發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子和高壓轉(zhuǎn)子的組成方式。

B737—300、B737—400、B737—500 ；

低壓轉(zhuǎn)子的組成方式：一級(jí)風(fēng)扇及三級(jí)低壓壓氣機(jī)和四級(jí)低

壓渦輪組成。

高壓轉(zhuǎn)子的組成方式：九級(jí)高壓壓氣機(jī)和一級(jí)高壓渦輪組成。

4、請(qǐng)簡(jiǎn)述發(fā)動(dòng)機(jī)推力的定義。

P55 我們把流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部和外部的氣體與發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，內(nèi)、外壁面及部件之間的作用力的合力，在發(fā)動(dòng)機(jī)軸線方向方向的分力成為推力F

5、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)有哪幾部分組成?

P68

進(jìn)氣道、風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī)、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪和噴管組成。

6、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)包括哪些？

P71 1）涵道比Y: Y=Qmout/Qmin Qmout內(nèi)涵道質(zhì)量流量

Qmin外涵道質(zhì)量流量 2）EPR發(fā)動(dòng)機(jī)壓比:

EPR=低壓渦輪后總壓/壓氣機(jī)（或風(fēng)扇）進(jìn)口總壓

7、進(jìn)氣道是指什么？進(jìn)氣道的功用是什么？

P73

進(jìn)氣道是指飛機(jī)進(jìn)口（或發(fā)動(dòng)機(jī)短艙進(jìn)口）至發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)進(jìn)口這段管道。進(jìn)氣道使氣流速度下降，壓力提高，功用是：

1）將一定數(shù)量的空氣以較少的流動(dòng)損失，順利地引入發(fā)動(dòng)機(jī)。

2）當(dāng)飛行馬赫數(shù)Ma大于壓氣機(jī)進(jìn)口處氣流的Ma時(shí)，通過(guò)沖壓作用壓縮空氣，提高空氣壓力。

8、壓氣機(jī)包括哪幾類(lèi)型？航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用哪

種壓氣機(jī)？其優(yōu)點(diǎn)有哪些？

P89

離心式壓氣機(jī)（用的少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，穩(wěn)定工作范圍較寬、單級(jí)增壓比高），主要用于教練機(jī)、導(dǎo)彈、靶機(jī)上的小型動(dòng)力裝置和飛機(jī)輔助動(dòng)力裝置中。軸流式壓氣機(jī)（效率高，增壓比高，用的較多，單位面積空氣流量大、迎風(fēng)阻力小，在相同外輪廓尺寸條件下可獲得更大的推力），在大、中推力發(fā)動(dòng)機(jī)上普遍采用。

混合式壓氣機(jī)（單級(jí)增壓比高，避免軸流式壓氣機(jī) 當(dāng)葉片高度很小時(shí)損失增大的缺點(diǎn)）。

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用軸流式壓氣機(jī)。

9、軸流式壓氣機(jī)有哪兩部分組成？分別簡(jiǎn)述這兩部分的概念。

P102

P112

軸流式壓氣機(jī)有靜子和轉(zhuǎn)子組成。靜子：軸流式壓氣機(jī)靜子是壓氣機(jī)中不旋轉(zhuǎn)的部分，由機(jī)匣和靜子葉片組件組成。轉(zhuǎn)子：壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子由工作葉輪（包括工作葉片，鼓筒或鼓盤(pán)）及連接件組成，轉(zhuǎn)子構(gòu)成壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。

10、軸流式壓氣機(jī)喘振的原因是什么？

P115 軸流式壓氣機(jī)喘振本質(zhì)原因：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在非設(shè)計(jì)狀態(tài)時(shí)，壓氣機(jī)前面增壓級(jí)和后面增壓級(jí)的流通能力不相匹配，因而造成了“前喘后渦”或“前渦后喘”的現(xiàn)象。

11、軸流式壓氣機(jī)防止喘振措施有哪些？

P116--120 1）放氣機(jī)構(gòu)

2）進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)流葉片和變彎度導(dǎo)流葉片 3）多級(jí)可調(diào)靜子葉片 4）機(jī)匣處理

5）雙轉(zhuǎn)子或三轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)

12、渦輪的功用和特點(diǎn)分別是什么？

P139

渦輪的功用是使高溫高壓燃?xì)馀蛎涀龉?，把燃?xì)庵械牟糠譄崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，輸出渦輪功帶動(dòng)壓氣機(jī)和其他附件工作。

航空燃?xì)鉁u輪的特點(diǎn)：功率大、燃?xì)鉁囟雀?、轉(zhuǎn)速高、負(fù)荷大、工作條件最為惡劣。

13、渦輪部件冷卻的目的是什么?

P155

1）提高渦輪前燃?xì)鉁囟龋蕴岣甙l(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

2）控制轉(zhuǎn)子葉片與機(jī)匣之間的間隙在最佳值，提高渦輪工作效率。3）使零件內(nèi)溫度分布均勻，以減小熱應(yīng)力。

4）在渦輪前燃?xì)鉁囟冉o定的條件下，降低零件工作溫度到允許的范圍內(nèi)，以保證這些零件具有必要的機(jī)械強(qiáng)度或有可能采用廉價(jià)的耐熱材料。5）將零件與燃?xì)饬鞲糸_(kāi)，提高零件工作表面的耐腐蝕性。

14、燃燒室的基本類(lèi)型有哪些？

P172 1)分管燃燒室（單管式燃燒室）2)環(huán)管燃燒室（聯(lián)管燃燒室）3)環(huán)形燃燒室

15、環(huán)形燃燒室有哪些優(yōu)點(diǎn)？

P174

環(huán)形燃燒室的燃燒好，總壓損失小，燃燒室出口流場(chǎng)及溫度場(chǎng)分布均勻；燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，耐用性好；火焰筒表面積與容積之比較小，因而需要的冷卻空氣量比較少；燃燒室的軸向尺寸短，有利于減小轉(zhuǎn)子的跨度和降低發(fā)動(dòng)機(jī)的總體重量。

16、加力燃燒室的功用是什么？

P190 加力燃燒室的功用是在保持發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速和渦輪前燃?xì)鉁囟炔蛔兊那闆r下，將燃油噴入渦輪后的燃?xì)饬髦校萌細(xì)庵惺Ｓ嗟难鯕庠俅稳紵ㄔ陔p涵道發(fā)動(dòng)機(jī)中，還可以從外涵道引入新鮮空氣），進(jìn)一步提高燃?xì)鉁囟龋_(dá)到增加推力的作用。

17、尾噴管的功用是什么？

P207

尾噴管的功用主要是使渦輪后的燃?xì)饫^續(xù)膨脹，將燃?xì)庵械氖Ｓ嗟臒犰食浞洲D(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，使燃?xì)庖员蕊w行速度大得多的速度從噴口噴出，以產(chǎn)生推力。

18、請(qǐng)簡(jiǎn)述CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)的支承方案。P233

高壓轉(zhuǎn)子為1-0-1型，低壓轉(zhuǎn)子為0-2-1型。其中4號(hào)支點(diǎn)是中介軸承，1號(hào)、3號(hào)支點(diǎn)分別是低、高壓轉(zhuǎn)子的止推支點(diǎn)。

19、滑油系統(tǒng)的功用有哪些？

P262 潤(rùn)滑、冷卻、清潔、防腐；

除此之外，滑油系統(tǒng)還為其他系統(tǒng)提供工作介質(zhì)、封嚴(yán)，并且是發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的載體。

在渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于滑油帶走的熱量較多，所以還可以作為防冰系統(tǒng)的熱源。20、請(qǐng)簡(jiǎn)述滑油系統(tǒng)的組成。

P264

滑油箱、增壓箱、滑油濾、安全活門(mén)、回油泵、滑油散熱器、油氣分離器（氣：滑油蒸汽）、指示系統(tǒng)和磁性堵塞組成

選擇題：

1.N2壓縮機(jī)使用動(dòng)力起飛組件驅(qū)動(dòng)附件齒輪箱。2.低壓渦輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子風(fēng)扇（N1）。

3.油門(mén)在TOGA且發(fā)動(dòng)機(jī)失效時(shí)在N1轉(zhuǎn)速計(jì)上出現(xiàn)綠色的APR狀態(tài)信息。

4.風(fēng)扇進(jìn)口溫度傳感器（T2）包含一個(gè)用來(lái)防冰的內(nèi)置加熱裝置。油門(mén)桿位置信息如何穿送給 FADEC，通過(guò)油門(mén)扇形盤(pán)上的RVDT，以電傳方式傳送。

6.兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在循航狀態(tài)下，選擇ENG,SYNC速度電門(mén)對(duì)N2有什么影響? 從屬發(fā)動(dòng)機(jī)(RH)與主發(fā)動(dòng)機(jī)(LH)匹配

7.在正常飛行過(guò)程中，F(xiàn)ADEC的主要電力來(lái)源是PMA（永磁發(fā)電機(jī)）。注：飛機(jī)啟動(dòng)電源電力來(lái)源IDG（交流發(fā)電機(jī)）。8.在CF34-8C系列發(fā)動(dòng)機(jī)上，共有18個(gè)燃油噴嘴。9.發(fā)動(dòng)機(jī)燃油驅(qū)動(dòng)泵安裝在在附件齒輪箱后部。10.下列哪項(xiàng)顯示在N2轉(zhuǎn)速表上？壓氣機(jī)振動(dòng)圖標(biāo)。11.下列哪項(xiàng)顯示在N1轉(zhuǎn)速表上？琥珀色REV圖標(biāo) 12.每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)反推系統(tǒng)安裝有4個(gè)不可互換的葉槽部位，注：一個(gè)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)反推系統(tǒng)安裝8個(gè)不可互換葉槽部位

13.下列哪種情況會(huì)出現(xiàn)琥珀色REV圖標(biāo)？當(dāng)轉(zhuǎn)換整流罩在固定和放出位置間移動(dòng)。

第三篇：航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金材料

高溫合金材料

高溫合金又叫熱強(qiáng)合金、超級(jí)合金。按基體組織材料可分為三類(lèi)：鐵基、鎳基和鈷基。按生產(chǎn)方式可分為鑄造高溫合金、變形高溫合金和粉末高溫合金。按強(qiáng)化機(jī)理可分為碳化物強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化。一般用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)耐高溫材料的制造，特別是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)最后兩級(jí)壓氣機(jī)和最初兩級(jí)渦輪葉片、燃燒室、加力燃燒室、渦輪盤(pán)、渦輪葉片及緊固件的制造。是重要戰(zhàn)略物資，各航空大國(guó)都在極其保密的條件下研制。

按生產(chǎn)方式可分為變形高溫合金與鑄造高溫合金。按強(qiáng)化機(jī)理可分為碳化物強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化。鑄造高溫合金：

鑄造高溫合金及制品主要以航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)，地面燃機(jī)等動(dòng)力機(jī)械為服務(wù)對(duì)象其發(fā)展主要以動(dòng)力機(jī)械需求為牽引。鑄造高溫合金及制品對(duì)原材料要求高制備工藝復(fù)雜產(chǎn)品質(zhì)量控制嚴(yán)格，行業(yè)準(zhǔn)入門(mén)檻高。國(guó)內(nèi)外具有研制和生產(chǎn)鑄造高溫合金能力的企業(yè)數(shù)量有限。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外鑄造高溫合金發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為：



1、在等軸晶方面不再投入大量的人力和物力進(jìn)行新合金的研制而是通過(guò)工藝水平的提高挖掘合金的潛能提高等軸晶鑄件的使用性能因而高性能等軸晶的發(fā)展是一個(gè)重要的方向。

2、目前各種先進(jìn)鑄件制造技術(shù)和設(shè)備在不斷開(kāi)發(fā)和形成如細(xì)晶工藝、熱控凝固、真空離心鑄造技術(shù)等許多大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)高溫合金鑄件制造成功并付諸應(yīng)用特別是越來(lái)越呈現(xiàn)出材料和工藝互相影響和促進(jìn)的趨勢(shì)。發(fā)達(dá)國(guó)家在鑄造高溫合金材料上將集中于少數(shù)極端工作條件的關(guān)鍵需求上如適用于超高溫、大應(yīng)力、富氧或腐蝕環(huán)境等。同時(shí)繼續(xù)開(kāi)發(fā)新技術(shù)并提高現(xiàn)有技術(shù)的控制水平從而提高各種高溫合金鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量一致性和可靠性。

3、定向、單晶高溫合金研究方興未艾新型合金不斷涌現(xiàn)定向凝固合金已出現(xiàn)三代單晶合金發(fā)展到5代材料本體承溫能力達(dá)到1200℃基本達(dá)到此類(lèi)材料的極限。

由于高溫合金的難變形特性以及我國(guó)尚無(wú)大型擠壓機(jī)和先進(jìn)的大型熱模鍛、等溫鍛造等設(shè)備, 使我國(guó)高溫合金材料的熱加工面臨很大的困難。雖然冶金學(xué)家致力于合金化提高合金的耐高溫性能但收效甚微。

因此，進(jìn)一步提高合金性能與對(duì)高溫合金材料開(kāi)發(fā)的工作道路仍是曲折而漫長(zhǎng)的。

第四篇：材料發(fā)展史

材料的歷史同人類(lèi)社會(huì)發(fā)展史同樣悠久。歷史上，材料被視為人類(lèi)社會(huì)進(jìn)化的里程碑。歷史學(xué)家曾把材料及其器具作為劃分時(shí)代的標(biāo)志：石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代、高分子材料時(shí)代? ? ? ? ? ?。這里我們不難看到材料在社會(huì)進(jìn)步過(guò)程中的巨大作用。

制作物品的來(lái)源即原料或材料。其中“來(lái)源”指物質(zhì)。

材料：是由一種化學(xué)物質(zhì)為主要成分、并添加一定的助劑作為次要成分所組成的，可以在一定溫度和一定壓力下使之熔融，并在模具中塑制成一定形狀，冷卻后在室溫下能保持既定形狀，并可在一定條件下使用的制品，其生產(chǎn)過(guò)程必須實(shí)現(xiàn)最高的生產(chǎn)率、最低的原材料成本和能耗，最少地產(chǎn)生廢物和環(huán)境污染物，并且其廢棄物可以回收、再利用。

按組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)：金屬材料；無(wú)機(jī)非金屬材料；高分子材料；復(fù)合材料。? 按使用性能分類(lèi)：利用材料力學(xué)性能的稱(chēng)為結(jié)構(gòu)材料；而利用材料物理和化學(xué)性能的則稱(chēng)為功能材料。

也可將材料分為傳統(tǒng)材料和新型材料。兩者無(wú)嚴(yán)格區(qū)別，是互相依存、互相轉(zhuǎn)化的。傳統(tǒng)材料的特征：需求量大、生產(chǎn)規(guī)模大，但環(huán)境污染嚴(yán)重；新型材料的特征：投資強(qiáng)度較高、更新?lián)Q代快、風(fēng)險(xiǎn)性大、知識(shí)和技術(shù)密集程度高，一旦成功，回報(bào)率也較高，且不以規(guī)模取勝。狹義陶瓷是陶器與瓷器的統(tǒng)稱(chēng)。? 二者的坯料都由長(zhǎng)石、硅石和礬土（氧化鋁）構(gòu)成。陶器的原料中礬土的成分多一些，是粘土質(zhì)。瓷器的坯料是礬土成分較少的礦石質(zhì)。陶瓷的概念有狹義、廣義之分。? 從狹義上說(shuō)，陶瓷是用無(wú)機(jī)非金屬化合物粉體，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的，以多晶聚集體為主的固態(tài)物質(zhì)。狹義的陶瓷概念中不包括玻璃、搪瓷、水泥、耐火材料、金屬陶瓷等。? 從廣義上說(shuō)，陶瓷泛指一切經(jīng)高溫處理而獲得的無(wú)機(jī)非金屬材料，包括人工單晶、非晶態(tài)、狹義陶瓷及其復(fù)合材料、半導(dǎo)體、耐火材料及水泥等。

公元前8000年左右，銅首次被有意識(shí)地用來(lái)作為原料。先民們發(fā)現(xiàn)并利用天然銅塊制作銅兵器和銅工具。? 到公元前5000年，人們已逐漸學(xué)會(huì)用銅礦石煉銅。? 公元前4000年，銅器及其制造就已推廣，而石頭作為材料已退居第二位。銅是人類(lèi)獲得的第二種人造材料，也是人類(lèi)獲得的第一種金屬材料。

在人類(lèi)歷史上，有過(guò)一個(gè)輝煌燦爛的青銅器時(shí)代?？脊疟砻鳎嚆~文明的源頭在古代中國(guó)、美索不達(dá)米亞平原和埃及等。? 隨著時(shí)間的推移，先民們發(fā)現(xiàn)，在銅中加入部分錫，可使原來(lái)較軟的銅制品變得更堅(jiān)韌、更耐磨。于是青銅（銅錫合金）產(chǎn)生了。

中國(guó)商代青銅器已經(jīng)盛行，并將青銅器的冶煉和鑄造技術(shù)推向了世界的頂峰。? 中國(guó)先民們掌握了6種不同銅、錫比例的青銅技術(shù)。知道含錫量1/6的青銅韌性較好，可做鐘鼎；而含錫量2/5的青銅較硬，可做刀斧。

后來(lái)的化學(xué)成分分析證明，鐵中含有百分之幾的鎳和鈷，而不含碳和其他熔渣夾雜物。這說(shuō)明它是天外來(lái)客——隕鐵； ? 天上掉下隕鐵的機(jī)會(huì)是很少的，人類(lèi)不可能大量使用隕鐵。但是，隕鐵讓人們認(rèn)識(shí)了鐵，知道它比銅更堅(jiān)韌，用它可以制成更堅(jiān)固耐用、更鋒利的砍削工具。早在2600年前的春秋時(shí)代中后期，我們的祖先就發(fā)明了生鐵冶煉技術(shù)，比歐洲國(guó)家要早1000多年；世界上冶煉、澆鑄生鐵的最早文字，也記載于我國(guó)古代典籍名著《左傳》中； ? 最早的鋼是在大約1200oC的較低溫度下，用木炭還原出鐵礦石里的混雜鐵（含鐵、礦渣和沒(méi)燒盡的木炭混雜在一起的煉鐵塊）為原料，在炭火中反復(fù)鍛打，反復(fù)滲碳而逐步形成的。

鋼和生鐵的最大區(qū)別是含碳量的多少，前者少而后者多，以2.11％為界。? 生鐵硬而脆，韌性不好；很少作為結(jié)構(gòu)材料使用（跟碳含量有關(guān)）

? 煉鋼跟煉鐵的主要區(qū)別是消耗掉多余的碳，最簡(jiǎn)單的方法是利用空氣中的氧氣去除碳，以降低碳含量；

第一次技術(shù)革命發(fā)端于18世紀(jì)后期，以蒸汽機(jī)的發(fā)明及廣泛應(yīng)用為主要標(biāo)志，由此引發(fā)的紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、造船工業(yè)等的工業(yè)大革命，是這次技術(shù)革命的產(chǎn)物，使人類(lèi)從手工工藝時(shí)期躍進(jìn)到機(jī)器工業(yè)時(shí)代，開(kāi)創(chuàng)了工業(yè)社會(huì)的文明。

其主要的材料依靠是鋼鐵的飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了高爐、轉(zhuǎn)爐、平爐制造優(yōu)質(zhì)鋼材的工業(yè)化。第二次技術(shù)革命開(kāi)始于19世紀(jì)末，以電的發(fā)明和廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，由于遠(yuǎn)距離送電材料以及通訊、照明用的各種材料的工業(yè)化，實(shí)現(xiàn)了電氣化。其結(jié)果是石油開(kāi)采、鋼鐵冶煉、化學(xué)工業(yè)、飛機(jī)工業(yè)、電氣工業(yè)、電報(bào)電話等迅猛發(fā)展，組成了現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)群，使人類(lèi)跨進(jìn)了一個(gè)新的時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了向現(xiàn)代社會(huì)的轉(zhuǎn)變。

其主要材料依托是紫銅、黃銅、鋁、鎢等有色金屬以及高分子絕緣材料的迅猛發(fā)展。

第三次技術(shù)革命始于20世紀(jì)中期，以原子能應(yīng)用為主要標(biāo)志。1942年12月，意大利物理學(xué)家費(fèi)米在美國(guó)建立了第一個(gè)核反應(yīng)堆，實(shí)現(xiàn)了控制核裂變，使核能利用有了可能，實(shí)現(xiàn)了合成材料、半導(dǎo)體材料等大規(guī)模工業(yè)化、民用化，把工業(yè)文明推到頂點(diǎn)，開(kāi)啟了通向信息社會(huì)文明的大門(mén)。

其主要材料依托是鈦合金、先進(jìn)合金、高溫陶瓷、先進(jìn)復(fù)合材料等材料的迅猛發(fā)展。

第四次技術(shù)革命始于20世紀(jì)70年代，它是以計(jì)算機(jī)，特別是微電子技術(shù)、生物工程技術(shù)和空間技術(shù)為主要標(biāo)志，新型材料、新能源、生物工程、航天工業(yè)、海洋開(kāi)發(fā)等新興技術(shù)是主攻方向。

其主要材料依托是以硅、砷化鎵為代表的半導(dǎo)體材料、先進(jìn)高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料、生物相容材料等的迅猛發(fā)展。在煉鋼時(shí)加進(jìn)金屬錳，就能煉出錳鋼。錳鋼最大的特點(diǎn)是強(qiáng)硬堅(jiān)韌，是工業(yè)建設(shè)的棟梁之材，是國(guó)防建設(shè)的“鐵甲衛(wèi)士”。錳鋼的問(wèn)世，是一位年輕的冶金學(xué)家（英國(guó)的哈德菲爾德）藐視權(quán)威，以他那錳鋼般的意志頑強(qiáng)攻關(guān)的結(jié)果。權(quán)威們告誡人們，鋼鐵中錳的含量絕不能超過(guò)1.5％，否則它就會(huì)越來(lái)越脆。在經(jīng)過(guò)了幾百次的失敗以后，他終于發(fā)現(xiàn)當(dāng)錳的含量達(dá)到13％時(shí)，錳鋼一改它昔日脆弱的形象，變得既有很好的硬度，又富有韌性了。

不銹鋼，是以鐵為主體元素，加上一定比例的鉻、鎳、鉬、錳等金屬煉成的耐腐蝕合金材料。不銹鋼以其锃亮的外表、良好的機(jī)械性能和對(duì)酸性腐蝕物質(zhì)的強(qiáng)大抗御能力贏得了人們的歡迎，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中常用的金屬材料。冶金專(zhuān)家布里爾利在一次偶然發(fā)現(xiàn)，由電爐煉成的含鉻8％，含碳0.24％的合金鋼經(jīng)過(guò)熱處理后，具有極好的耐腐蝕性能，特別是不怕酸性物質(zhì)的腐蝕。布里爾利把它起名為“不銹鋼”。

到1898年，美國(guó)工人技師泰勒創(chuàng)造了一個(gè)奇跡。他想研制一種耐高溫的高速刀具鋼。他分析了鎢錳鋼的成分，認(rèn)為鎢是好的，熔點(diǎn)高達(dá)3380℃，受熱肯定不會(huì)變軟，問(wèn)題一定是出在熔點(diǎn)和硬度都不夠高的錳身上。泰勒思考了很久，決定采用鉻取代錳。泰勒趕緊安排試驗(yàn)冶煉含鉻鎢鋼。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試驗(yàn)，合乎要求的含鉻鎢鋼煉出來(lái)了。新材料做的車(chē)刀的切削速度比過(guò)去提高了5倍!在這之后，泰勒又對(duì)鎢鉻鋼刀做了不少改進(jìn)，使它能在五六百攝氏度下也不變軟，切削速度達(dá)到每秒10米(600米／分鐘)，可與奧運(yùn)會(huì)100米跑的冠軍比一比速度。

進(jìn)入20世紀(jì)以后，刀具材料又有了一次飛躍，那就是誕生了硬質(zhì)合金。1907年，德國(guó)冶金專(zhuān)家施特勒爾用碳化鎢的硬質(zhì)顆粒，加上鐵和鈷的粉末，先壓制成型，再以高溫?zé)Y(jié)，讓鐵和鈷熔化而成為粘結(jié)材料，使碳化鎢緊緊地“團(tuán)結(jié)”起來(lái)，制成了硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金一經(jīng)問(wèn)世，便受到了熱烈歡迎。人們發(fā)現(xiàn)用它制作的刀具，在1000℃的高溫下也不會(huì)變軟，切削速度可達(dá)到每分鐘2000米以上，比普通碳素鋼刀高出100多倍。

鋁是地殼中含量最多，分布最廣的金屬元素。我們腳下的粘土，就是鋁的藏身之處、所以人們稱(chēng)鋁是“來(lái)自粘土的白銀”。

在今天，鋁是產(chǎn)量?jī)H次于鐵的第二金屬。生活中隨處可見(jiàn)。但在100多年前，鋁比黃金還要貴幾倍，是王公貴族才能賞玩的珍寶。

說(shuō)明：炭沒(méi)有從鋁手里奪取氧的能力，那就換一種思路，讓氯氣從氧那里把鋁奪過(guò)來(lái)。

他向燒得發(fā)紅的礬土里通入氯氣，發(fā)現(xiàn)有一些液體流出來(lái)，得到了應(yīng)該是氯化鋁。他仔細(xì)地把這些液體收集好，再加熱并加入還原能力強(qiáng)大的鉀汞劑(合金)，讓它代替炭去把鋁還原出來(lái)。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果告訴他，有氯化鉀生成。鉀汞劑已經(jīng)變成了鋁汞劑，加熱以后汞蒸發(fā)掉了，可鋁也再一次變成了白色的礬土。

由于鋁的需求量越來(lái)越大，原料礬土的供應(yīng)也變得緊張。自然界純礬土礦很有限，大部分的礦石含有一半的鐵硅和其它雜質(zhì)，不能直接用來(lái)煉鋁。有必要尋求一種廉價(jià)的方法將氧化鋁提取出來(lái)。

奧地利化學(xué)家拜爾采用煅燒礦石，然后粉碎，再加入氫氧化鈉，使其與氧化鋁反應(yīng)，生成氫氧化鋁。然后分離出氫氧化鋁，最后加熱使氫氧化鋁分解，就可以得到純凈的礬土了。他們研究發(fā)現(xiàn)：

1.具有形狀記憶能力的合金并不只是鎳鈦合金一種，還有銅鋁合金、銅鋅合金、銅鎳臺(tái)金、鎳鋁合金等；

2.不同的組成，甚至是組成雖然相同，但熱處理方法不同的合金，被“喚醒記憶”恢復(fù)原有形狀的溫度就有所不風(fēng)

3.這些合金變形能力是無(wú)疲勞的，即使反復(fù)變形上百萬(wàn)次也不會(huì)斷裂。

氫是一種高效的燃料，它的比熱是航空煤油的三倍，也就是說(shuō)1公斤的氫可以代替3公斤煤油，目前任何化學(xué)燃料都無(wú)法和它相比。更重要的是它是一種潔凈的、無(wú)污染的燃料。因?yàn)闅淙紵龝r(shí)與氧結(jié)合，剩下的只是水，避免了產(chǎn)生有害的廢棄物。

通常，人們只是把易與氫氣結(jié)合成金屬氫化物的合金才稱(chēng)為“儲(chǔ)氫合金”。金屬為什么具有儲(chǔ)氫的本領(lǐng)呢? 因?yàn)闅涫且环N很活潑的元素，能與許多金屬起化學(xué)反應(yīng)。一個(gè)金屬原子能與兩個(gè)、三個(gè)或更多的氫原子結(jié)合，生成穩(wěn)定的金屬氫化物，同時(shí)放出熱量。當(dāng)稍微加熱，金屬氫化物吸收熱量后，就會(huì)分解出高純度的氫氣。研究表明，能滿足儲(chǔ)氫材料基本條件的合金，其成分中的主要元素有鎂、鈦、鈮、釩、鋯和稀土類(lèi)金屬，添加元素有鉻、鐵、錳、鈷、鎳、銅等。

現(xiàn)在研究開(kāi)發(fā)的合金，有鑭鎳、鈦鐵、鎂鎳、混合稀土、非晶態(tài)類(lèi)儲(chǔ)氫合金。儲(chǔ)氫合金有很好的吸附性能，不需要高壓高溫就能貯存氫和釋放氫，并且兩者的數(shù)量很大，而且吸附性能也不會(huì)因反復(fù)貯藏、釋放而減弱，因而特別適用于貯藏和運(yùn)輸氫，其理論貯氫量可為同體積高壓貯氣瓶的1000—1300倍，為液態(tài)氫單位容積貯氣量的1.5倍，而且不會(huì)形成氫氣壓力，使之成為可靠的貯氫手段。

晶須是一種直徑為幾微米到幾十微米、長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)厘米的單晶體，可以在自然界生成，也可由人工制成。它強(qiáng)度極高，接近晶體的理論強(qiáng)度。因晶須十分細(xì)小，故一般不能獨(dú)立使用，但可編織成線材或與其他聚合物復(fù)合成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

經(jīng)現(xiàn)代的X射線衍射技術(shù)顯示，晶須內(nèi)部的原子完全按照同樣的方向和部位排列。這是一種沒(méi)有任何缺陷的理想晶體。而在一般金屬中，雖說(shuō)總體上原子是有規(guī)則排列的，但局部地方，一些原子的排列并不規(guī)則，因而，晶體構(gòu)造中產(chǎn)生了缺陷。

設(shè)想：將硝化纖維薄膜夾在兩層玻璃中間，設(shè)法把它們粘成一體，就可以做成不傷人的安全玻璃。

困難：硝化纖維“脾氣暴躁”，見(jiàn)火就燒．有時(shí)溫度一高還會(huì)自己燒起來(lái)。怎樣使它與玻璃緊密結(jié)合起來(lái)？ 方案：

1.用膠水?——粘合牢度太低。

2.把玻璃燒軟了，再趁軟把硝化纖維壓在一起?——實(shí)驗(yàn)不是著火就是爆炸，太危險(xiǎn)。

所謂先進(jìn)陶瓷，是以高純、超細(xì)的人工合成的無(wú)機(jī)化合物為原料，采用精密控制的制備工藝燒結(jié)而成的，比傳統(tǒng)陶瓷性能更加優(yōu)異的新一代陶瓷。先進(jìn)陶瓷又稱(chēng)為高性能陶瓷、精細(xì)陶瓷、新型陶瓷或高科技陶瓷。

先進(jìn)陶瓷按化學(xué)成分可分為氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷、硅化物陶瓷、氟化物陶瓷、硫化物陶瓷等。

(1)陶瓷的耐熱性好，這可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)效率大大提高。例如，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)說(shuō)，目前作為其制造材料的鎳基耐熱合金，工作溫度在1000℃左右；若采用陶瓷材料，工作溫度可達(dá)1300℃，使發(fā)動(dòng)機(jī)．效率提高30％左右。

(2)工作溫度高，可使燃料充分燃燒，尾氣中的污染成分大大減少。這不僅降低了能源消耗，而且減少了環(huán)境污染。

(3)陶瓷的熱傳導(dǎo)性比金屬低，這使發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量不易散發(fā)，可節(jié)省能源。

(4)陶瓷具有較高的高溫強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，這可延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。目前，這種陶瓷滾動(dòng)軸承已經(jīng)問(wèn)世。陶瓷滾動(dòng)軸承具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)陶瓷的耐蝕性好，所以陶瓷滾動(dòng)軸承適合于在有腐蝕性介質(zhì)的惡劣環(huán)境中工作；

(2)陶瓷滾動(dòng)體的密度比鋼低，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)外圈的離心作用力可降低40％，故使用壽命長(zhǎng)；(3)陶瓷的熱膨脹系數(shù)比鋼小，在軸承的間隙一定時(shí)，允許在溫差變化較大的環(huán)境中工作；(4)陶瓷的彈性模量比鋼高，具有較好的剛度，有利于提高工作速度，達(dá)到較高的精度。人造金剛石：金剛石是大家熟悉的高級(jí)裝飾品，又是已知材料中最硬的，由于天然金剛石礦床不多，故價(jià)格很貴。而商業(yè)上、工業(yè)上都有很大需求，于是人們希望能夠人工合成。金剛石和石墨都是有碳元素組成，但是兩者的性能卻千差萬(wàn)別，一個(gè)很硬，一個(gè)很軟。這為我們?nèi)斯ず铣商峁┝司€索。塑料、合成纖維和合成橡膠，是合成高分子化合物的三大家族。纖維和橡膠都有天然的存在，惟有塑料沒(méi)有天然的存在，是人類(lèi)創(chuàng)造力的產(chǎn)物。雖說(shuō)塑料的誕生是受自然界的樹(shù)脂類(lèi)物質(zhì)啟發(fā)而起步的，但在塑料的發(fā)展過(guò)程中，完全是人類(lèi)以豐富的想象力和艱苦卓絕的努力，才創(chuàng)造出這一個(gè)嶄新的材料領(lǐng)域。

聚乙烯是由乙烯單體聚合而成，為發(fā)展最快、產(chǎn)量最大的一種熱塑性聚合物。聚乙烯質(zhì)感類(lèi)似石蠟狀，無(wú)味無(wú)毒，有良好的耐低溫性、化學(xué)穩(wěn)定性、加工性、電絕緣性，但耐熱性不高，只可在80℃下使用。

由高壓法所得的聚乙烯，分子質(zhì)量較低，分子的支鏈較多，密度較小，所以又稱(chēng)低密度聚乙烯(LDPE)，為半透明狀，質(zhì)地柔軟，耐沖擊，常用于制作薄膜、軟管、瓶類(lèi)等包裝材料及電絕緣護(hù)套等。

超高分子量聚乙烯(簡(jiǎn)稱(chēng)UHMPE)的分子質(zhì)量達(dá)上百萬(wàn)，使結(jié)晶困難。

與普通PE相比，耐磨性、抗沖擊性、自潤(rùn)滑性、生理相容性、耐蝕性更好，但其硬度、強(qiáng)度、耐熱性低些?？捎糜谀湍ポ斔凸艿?、機(jī)床耐磨導(dǎo)軌、小齒輪、人工關(guān)節(jié)、防彈衣、滑雪板等。

最輕且價(jià)低的塑料：聚丙烯(PP)

聚丙烯是由丙烯單體聚合而成的熱塑性聚合物，常用的PP，耐蝕性、電絕緣性?xún)?yōu)良，力學(xué)性能、耐熱性（可達(dá)150 ℃）在通用熱塑性塑料中最高，耐疲勞性好，是常見(jiàn)塑料中密度最低、價(jià)格最低的塑料，但低溫脆性大及耐老化性不好。其無(wú)味無(wú)毒，是可進(jìn)行高溫?zé)崴镜纳贁?shù)塑料品種之一。

最鮮艷且成形性特好的塑料：聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯為苯乙烯單體聚合而成的典型線型無(wú)定形熱塑性塑料。

PS極易染成鮮艷色彩，透明度僅次于有機(jī)玻璃，制品表面富有光澤；幾乎可用各種成形方法進(jìn)行成形加工，成形收縮特小，可成形性非常突出；電絕緣性（特別是高頻絕緣性）極好，剛性好、脆性大，為敲擊時(shí)惟一有清脆的類(lèi)似金屬聲的塑料；其無(wú)味無(wú)毒，但抗沖擊強(qiáng)度低，易脆裂；不耐高溫（100 ℃以下使用），戶外長(zhǎng)期使用易變黃變脆。與“尼龍—66”相比，聚酯纖維的優(yōu)點(diǎn)：

1.保型性好。

它彈性足，尤其是彈性模量要比尼龍-66高2～3倍，不容易產(chǎn)生折皺，經(jīng)熨燙后有“一朝定型，永不變形”的功效。

1.耐溫性能好。

聚酯纖維既不怕高溫又耐得低溫。將其在150℃的熱空氣中加熱1000小時(shí)，還能保持50％以上的強(qiáng)度，而尼龍-66在此溫度下差不多已經(jīng)“毀尸滅跡”了。聚酯纖維的熔化溫度高達(dá)250℃、但在零下100℃的低溫環(huán)境中也不會(huì)降低性能。

3.強(qiáng)度高；

它在干燥情況下強(qiáng)度與尼龍-66不相上下、而且在潮濕條件下依然如故。尼龍-66受潮后強(qiáng)度會(huì)下降10％～15％，聚酯的抗沖擊能力比尼龍要強(qiáng)整整4倍。

3.“生命力”旺盛。

把它放在玻璃瓶里曬上一年，強(qiáng)度并沒(méi)有太大的降低，而如果換成尼龍，同樣曬一年，強(qiáng)度會(huì)有大幅度的下降。

3.聚酯還不怕酒精、汽油等有機(jī)溶劑，不怕含氯的氧化劑，不怕稀酸、稀堿溶液的腐蝕作用。

橡膠、人稱(chēng)“彈性之王”，最大的特點(diǎn)是富有彈性，可以在外力作用下伸長(zhǎng)七八倍。但外力一消失，又迅速恢復(fù)其原來(lái)的長(zhǎng)度。除了彈性好以外，橡膠還有防水、絕緣、氣密、抗震、耐磨等一系列優(yōu)良性能。橡膠是當(dāng)今社會(huì)不可缺少的重要戰(zhàn)略物資，是現(xiàn)代人生活中非常熟悉的材料之一。

橡膠家族分為天然的和人工合成的兩大分支。無(wú)論是天然橡膠，還是合成橡膠，都是化學(xué)家們付出了大量辛勤的勞動(dòng)后，才得以進(jìn)入人類(lèi)生活的。

人造“大然橡膠”與真正天然的橡膠相比，可以說(shuō)是“巧手勝天成”的杰作。

它的彈性、耐磨性、耐溫性、氣密性等各項(xiàng)性能指標(biāo)都與天然橡膠相同，甚至它的缺點(diǎn)也和天然橡膠一樣——耐油性不太好。不同在于它在合成時(shí)的原料特別純，所以產(chǎn)品中不含天然橡膠里常有的植物蛋白及脂肪等雜質(zhì)，電絕緣性能比天然橡膠好，耐老化的時(shí)間也更長(zhǎng)。

第五篇：航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司實(shí)習(xí)報(bào)告

今年的暑假我們材料學(xué)院07級(jí)47人到西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司進(jìn)行了為期14天的參觀實(shí)習(xí)。在實(shí)習(xí)期間，每位同學(xué)都非常的認(rèn)真聽(tīng)講，積極提問(wèn)，對(duì)我國(guó)目前飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造有濃厚的興趣。經(jīng)過(guò)14天的實(shí)習(xí)，我們不僅對(duì)西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司有了一定的了解，而且對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)以及其主要的生產(chǎn)流程、工藝特點(diǎn)有了很深的認(rèn)識(shí)，下面我就發(fā)動(dòng)機(jī)的概況、制造工藝、實(shí)習(xí)感想三部分進(jìn)行介紹。

第一部分 概況我過(guò)目前戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要分類(lèi)如圖1：

圖1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)分類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部構(gòu)架主要分為進(jìn)氣裝置、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、尾噴五大部分。其工作原理為：空氣從進(jìn)氣裝置進(jìn)入，進(jìn)過(guò)壓縮機(jī)，成為高壓氣體，此部分主要為原料的燃燒提供氧氣。同時(shí)汽油從導(dǎo)管進(jìn)入到燃燒室，燃燒產(chǎn)生高壓氣體，高壓氣體進(jìn)入渦輪，經(jīng)過(guò)渦輪葉片的整流導(dǎo)向，壓力不斷升高，最后從尾管中噴出，產(chǎn)生向前的推力。

發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件主要分為軸、輪、盤(pán)、機(jī)匣、葉片五大類(lèi)，而我們的參觀的部件主要是除輪之外的四大類(lèi)，下面我將通過(guò)我實(shí)習(xí)期間的所見(jiàn)所聞對(duì)其進(jìn)行介紹。

一、軸軸是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的主要核心部件之一，其形狀為圓柱形，上面安裝了葉片。葉片由大到小，由疏到密，分為8級(jí)，主要用于壓力的升級(jí)。風(fēng)從大葉片那端進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)整流導(dǎo)向，進(jìn)入下一級(jí)葉片，葉片的轉(zhuǎn)速逐漸增大，壓力也越來(lái)越大。

二、盤(pán)盤(pán)是連接軸和機(jī)匣的部件，形狀為圓筒形，表面布滿圓形孔洞。內(nèi)側(cè)安裝了機(jī)匣，機(jī)匣的形狀由小到大，和軸相吻合。

三、機(jī)匣機(jī)匣是發(fā)動(dòng)機(jī)主要的部件之一，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的盤(pán)上。鈦合金具有重量輕、硬度高、韌性較好等特點(diǎn)，是生產(chǎn)機(jī)匣的首選材料。其生產(chǎn)工藝流程主要為：

1、將鈦合金經(jīng)過(guò)高溫加熱，熔化成液態(tài)合金

2、將液態(tài)合金澆注到機(jī)匣模具中，此過(guò)程成為精密鑄造

3、將鑄造成型的工件經(jīng)過(guò)噴砂、熱處理等工藝，提高各種力學(xué)性能

4、采用磁粉、紫外線、超聲波等探傷方法對(duì)工件進(jìn)行探傷

5、采用自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行車(chē)、銑、刨等加工工藝

6、最后進(jìn)行精度檢驗(yàn)

四、葉片葉片是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，葉片具有對(duì)氣流進(jìn)行導(dǎo)向和升壓兩個(gè)作用。其主要工藝流程為：

1、采用熔模鑄造法鑄造葉片

2、將鑄造成型的工件經(jīng)過(guò)噴砂、熱處理等工藝，提高各種力學(xué)性能

3、采用磁粉、紫外線、超聲波等探傷方法對(duì)工件進(jìn)行探傷

4、采用自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行車(chē)、銑、刨等加工工藝

5、最后進(jìn)行精度檢驗(yàn)第二部分 制造工藝我們參觀的制造工藝可以歸類(lèi)為鑄造、鍛造、沖壓、焊接和熱處理五大類(lèi)。

一、鑄造

（一）熔模鑄造1.用蠟制作葉片模型 采用一種特殊的蠟，然后用金屬模型壓制成型，最后修整模型2.上沙成型 主要材料是硅粘結(jié)劑和各種粘度不同的沙。首先在蠟?zāi)Ｐ蜕贤可弦粚诱辰Y(jié)劑，然后置于沙的懸浮機(jī)中上沙，最后用氨氣干燥3.熔模 將上沙成型后的工件模型放入熔模箱中，加熱將蠟熔化，然后將殘留物清洗掉，最后烘干、焙燒4.澆注、凝固成型 將母材金屬熔化后，采用真空或壓力法將鐵水由下而上灌入模型中5.成型加工：凝固成型后破砂、矯正、打磨、拋光

（二）精密砂型鑄造1.用沙粒填充到金屬模具中得到砂型模具2.修正模具，保證精確度3.將熔化的金屬液填充到模具中4.放置于沙粒中，外層用棉布包裹，保證緩慢降溫5.破砂，切除冒口此種鑄造須設(shè)置冒口，防止疏松和縮孔，光潔度好，精度高，適用于復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)。

二、鍛造1.將須鍛造的工件加熱2.將加熱工件從爐中取出，置于鍛造機(jī)器中3.啟動(dòng)機(jī)器，利用壓力將工件鍛造成型4.取出鍛造工件此鍛造特點(diǎn)為鍛造機(jī)器體積大、重量大，生產(chǎn)效率高，操作簡(jiǎn)單、適用于工件的批量生產(chǎn)。

三、沖壓1.將工件置于沖壓機(jī)器中2.啟動(dòng)機(jī)器，利用壓力將工件沖壓成型3.取出成型工件沖壓于鍛造很相似，不同之處在于沖壓件不需加熱，主要生產(chǎn)板件，適用于加工塑性較好的工件。

四、焊接

（一）熔化焊 將待焊處的母材金屬加熱熔化以形成焊縫的焊接方法稱(chēng)為熔化焊，可分為電弧焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等。

1.將母材金屬放置好，接通電源2.將焊條在母材金屬上緩慢移動(dòng)，熔化母材金屬，形成焊縫

（二）壓焊 焊接過(guò)程中必須對(duì)焊件施加壓力以完成焊接的方法稱(chēng)為壓焊，如電阻焊。

1.將待焊工件放置于兩電極之間2.兩電極放電，產(chǎn)生高溫，將工件待焊處熔化3.施加一定的壓力，將熔融金屬壓制在一起，從而完成焊接此焊接方法適用于圓周型的焊接，不需焊條。

五、熱處理熱處理工藝主要分為退火、正火、淬火、回火和表面處理工藝，是改善工件性能的主要途徑。

（一）退火 將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝稱(chēng)為退火。

1.完全退火 將鋼完全奧氏體化后隨爐冷卻的熱處理工藝。主要適用于亞共析鋼，目的在于細(xì)化晶粒、均與組織，以提高性能。

2.球化退火 目的在于使鋼中的碳化物球化狀。

3.去應(yīng)力退火 目的在于消除鑄造、鍛造、焊接、冷變形等形成的殘余應(yīng)力。

4.擴(kuò)散退火 目的在于減少鋼錠、鑄件的化學(xué)成分和組織的不均與性。

（二）淬火 將鋼加熱到ac3以上30-50℃，保溫一定時(shí)間后快速冷卻以獲得馬氏體組織的熱處理工藝，目的在于提高鋼的強(qiáng)度和硬度。

1.水淬 將加熱好的工件直接放入水中，冷卻速度最快，等到馬氏體組織。

2.油淬 將加熱好的工件直接放入油中，冷卻速度次之，等到馬氏體+珠光體組織。

3.鹽浴淬 將工件在鹽浴中加熱，然后放到油中淬火。淬火時(shí)用鋼板壓住工件，防止淬火時(shí)工件產(chǎn)生變形，同時(shí)也可以防止工件被氧化。

（三）回火 將淬火后的工件重新加熱到ac1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱(chēng)為回火。

1.低溫回火 回火溫度加熱到150-250℃，得到回火馬氏體組織。目的在于降低淬火應(yīng)力，提高鋼的的韌性，保持淬火后的高硬度和高耐磨性。

2.中溫回火 回火溫度加熱到350-500℃，得到回火屈氏體組織，具有高的彈性和屈服點(diǎn)，并有一定的韌性。

3.高溫回火 回火溫度加熱到500-650℃，得到回火屈氏體組織，具有很好的塑性、強(qiáng)度和韌性，稱(chēng)為調(diào)質(zhì)處理。