第一篇：航空發(fā)動(dòng)機(jī)的新材應(yīng)用-參考（推薦）

畢業(yè)論文

名稱：作者：學(xué)號(hào)：（共10頁(yè)）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)新材料應(yīng)用

張梁

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摘 要

航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展水平是一個(gè)國(guó)家國(guó)防科技水平的象征，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展是受材料發(fā)展的制約。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境苛刻，基本處于高溫、腐蝕的工作狀態(tài)，現(xiàn)如今大多采用高溫合金，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身設(shè)計(jì)理念要求其自身“輕質(zhì)量、高強(qiáng)度”，造成航空發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)與選材的相互制約。隨著新材料的不斷出現(xiàn)與發(fā)展，越來(lái)越多的新材料已逐漸應(yīng)用到新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。未來(lái)高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)在很大程度依賴于先進(jìn)復(fù)合材料等新材料的發(fā)展，本文根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的應(yīng)用及發(fā)展前景進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī) 材料發(fā)展 耐高溫腐蝕 新材料

目錄

緒 論

第一章 高溫合金

1.1 1.2

緒論

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展不僅能增強(qiáng)國(guó)防實(shí)力，還能促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的廣泛發(fā)展。高推重比、低油耗和高可靠性是航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的主要指標(biāo)。航空發(fā)達(dá)的國(guó)家正在實(shí)施推重比為15的綜合化高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃（IHPTET），可降低耗油率40%、降低成本60%，為了不斷提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和效率，要求盡可能提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)上渦輪進(jìn)口溫度。目前推重比為10的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度已達(dá)1580-1650℃。為進(jìn)一步改善航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比，將采用耐高溫材料取代金屬材料應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。輕量化是飛機(jī)發(fā)展的主導(dǎo)，航空工業(yè)提出一句口號(hào)“為減輕每一克而奮斗”。耐高溫材料具有良好的高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性等綜合性能，使得它們能夠作為極端環(huán)境下使用的候選材料，目前使用的耐高溫材料有高溫合金、鈦合金、金屬間化合物、難熔金屬、金屬陶瓷材料和復(fù)合材料、鋁鋰材料等。

第一章 高溫合金

1.1高溫合金概述

高溫合金是以Fe、Ni、Co為基并能在600℃以上高溫能夠抗氧化和抗腐蝕并能在一定應(yīng)力作用力下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料，也稱為耐熱合金。

高溫合金具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、良好的疲勞性能和斷裂韌性等綜合性能，已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、渦輪盤等高溫部件的關(guān)鍵材料，高溫合金材料的用量占總用量的40%-60%。尤其當(dāng)今航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，高溫合金被譽(yù)為燃?xì)鉁u輪的心臟。航空發(fā)動(dòng)機(jī)用高溫合金中，鎳基高溫合金比重達(dá)到55%-65%高溫合金使用溫度已達(dá)合金熔點(diǎn)的85%-90%，密度已達(dá)9.0g/cm3，似乎已達(dá)到極限，但實(shí)際上合金的改進(jìn)工作仍然在不斷進(jìn)行著。航空發(fā)動(dòng)機(jī)用鎳基高溫合金發(fā)展的重點(diǎn)是粉末渦輪盤高溫合金和單晶高溫合金及相應(yīng)的高溫隔熱涂層。1.2 高溫合金分類

高溫合金材料按制造工藝，可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金、粉末冶金高溫合金和發(fā)散冷卻高溫合金。按合金基體元素，可分為鐵基（含鎳量達(dá)25％～60％，又稱為鐵鎳基合金）、鎳基和鈷基高溫合金，使用最廣的是鎳基高溫合金，其高溫持久強(qiáng)度最高，鈷基高溫合金次之，鐵基高溫合金最低。按強(qiáng)化方式，可分為固溶強(qiáng)化高溫合金、時(shí)效強(qiáng)化高溫合金和氧化物彌散強(qiáng)化高溫合金。按主要用途又可分為板材合金、棒材合金和盤材合金。此外，按使用特性，高溫合金又可分為高強(qiáng)度合金、抗松弛合金、低膨脹合金、抗熱腐蝕合金等。1.3 粉末高溫合金

粉末高溫合金由于具有組織均勻、晶粒細(xì)小、屈服強(qiáng)度高、疲勞性能好和偏析少等優(yōu)點(diǎn)，成為制備推重比達(dá)8以上的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤等關(guān)鍵部件的優(yōu)選材料，可以滿足應(yīng)力水平較高的發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求。我國(guó)在20世紀(jì)80年代初開(kāi)始研制粉末高溫合金，鋼研總院成功研制出發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)格的粉末渦輪盤材料FGH4095，性能也達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)的要求。FGH4095合金650℃時(shí)拉伸強(qiáng)度達(dá)1500MPa，1034MPa應(yīng)力下持久壽命大于50h，是當(dāng)前在650℃工作條件下強(qiáng)度水平最高的一種盤件粉末冶金高溫合金。1.4 單晶高溫合金

單晶高溫合金在,950-1100℃溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的抗氧化、抗熱腐蝕等綜合性能，成為高性能先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫渦輪葉片的主要材料。我國(guó)研制了DD402，DD406等單晶合金，其中第一代單晶合金DD402在1100℃、130MPa應(yīng)力下持久壽命大于100h，適合制作工作溫度在以1050℃以下的渦輪葉片，是國(guó)內(nèi)使用溫度最高的渦輪葉片材料。第二代單晶合金DD406含2%Re，使用溫度可達(dá)800-1100℃，目前正在先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行使用考核。1.5 鎳基超合金

鎳基超合金具有良好的高溫蠕變特性!高溫疲勞特性以及抗氧化、抗高溫腐蝕等綜合性能，滿足了高推重比先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求，為了使渦輪機(jī)葉片能夠承受遠(yuǎn)超過(guò)Ni熔點(diǎn)的溫度，除了升高Ni基超合金的使用溫度外，還在基體表面涂敷絕熱層（TBC），以及采取冷卻措施等降低基體溫度。CMSX-

10、Rene N6等含Re為5-6%的第三代單晶體Ni基超合金，其使用溫度達(dá)到1050℃。近年來(lái)美國(guó)通用電氣公司（GE），法國(guó)史奈克馬公司（SENCMA）和日本國(guó)家材料科學(xué)研究所(NIMS)開(kāi)發(fā)了第4代單晶體Ni基超合金，該合金不僅添加了Re，還添加了2-3%的Ru以提高合金組織的穩(wěn)定性。NIMS研制了第5代單晶體Ni基超合金，在第4代合金的基礎(chǔ)上增加了Ru含量，使合金的耐用溫度達(dá)到1100℃。

第二章 鈦合金

2.1 鈦合金概述

鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882℃以下為密排六方結(jié)構(gòu)α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦

鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等優(yōu)點(diǎn)而被用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)、風(fēng)扇的盤件和葉片等零件，可以較明顯地減輕發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的質(zhì)量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。在先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)上鈦合金的用量?jī)H次于高溫合金，占發(fā)動(dòng)機(jī)總質(zhì)量的25-40%。近幾年國(guó)外采用快速凝固／粉末冶金技術(shù)、纖維或顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料等方法研制鈦合金，使鈦合金的使用溫度提高到650℃以上，以此作為高溫鈦合金的發(fā)展方向。

當(dāng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機(jī)出口溫度相應(yīng)地從200～300°C增加到500～600°C時(shí)，原來(lái)用鋁制造的低壓壓氣機(jī)盤和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤和葉片，以減輕結(jié)構(gòu)重量。70年代，鈦合金在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的用量一般占結(jié)構(gòu)總重量的20%～30%，主要用于制造壓氣機(jī)部件，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤和葉片、鑄鈦壓氣機(jī)機(jī)匣、中介機(jī)匣、軸承殼體等。2.2 鈦合金的發(fā)展

鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料，我國(guó)一直都在開(kāi)發(fā)低成本和高性能的新型鈦合金，努力使鈦合金進(jìn)入具有巨大市場(chǎng)潛力的民用工業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)完全滿足國(guó)家武器裝備的生產(chǎn)需要。

鈦及鈦合金主要限制是在高溫與其它材料的化學(xué)反應(yīng)性差。此性質(zhì)迫使鈦合金與一般傳統(tǒng)的精煉、熔融和鑄造技術(shù)不同，甚至經(jīng)常造成模具的損壞；結(jié)果，使的鈦合金的價(jià)格變的十分昂貴，大大限制了鈦合金的推廣發(fā)展，未來(lái)鈦合金的發(fā)展會(huì)逐步多元化，衍生多種新型鈦合金材料，具備低成本、高性能、易加工焊接等的優(yōu)越性能。

因此，在未來(lái)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)上鈦合金將逐漸取代高溫合金，鈦合金在廣泛應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)后，將大大減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能能夠得到質(zhì)的飛躍。隨著新型鈦合金不斷的研發(fā)，鈦合金在我國(guó)民生活也將得到深度的推廣使用，大大有利于汽車、醫(yī)療等行業(yè)的發(fā)展。

第三章 耐高溫材料

3.1 金屬間化合物

金屬間化合物是近幾十年來(lái)研究的一類前景廣闊、低密度的高溫材料。目前，金屬間化合物中熔點(diǎn)超過(guò)1500℃的就有300多種，其中Mo3Se、Re3Nb、W2Hf等金屬間化合物的熔點(diǎn)都超過(guò)了2000℃。近年來(lái)Ti-Al和Ni-Al系材料的力學(xué)性能及應(yīng)用研究取得了令人矚目的成就。

在Ti-Al系金屬間化合物中，主要研究的是Ti3Al基合金（TAC-1）、TiAl基合金（TAC-2）以及Ti2AlNb基合金，它們具有低密度（3.8-5.9g/cm3）、高溫高強(qiáng)度、高鋼度以及優(yōu)異的抗氧化、抗蠕變等綜合性能，成為使用溫度在600℃以上非常有潛力的候選材料。Ti3Al和Ti2AlNb合金長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)650-750℃，而TiAl基合金工作溫度則可達(dá)760-800℃。Ti3Al用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向板和渦輪結(jié)合環(huán)等部件通過(guò)了使用考核。

在Ni-Al系金屬間化合物中，主要研究Ni3Al基和NiAl基合金。Ni3Al基合金具有良好的耐腐蝕、耐磨損和耐氣蝕性能，展示出極好的應(yīng)用前景。NiAl合金抗氧化性極好，也是一種很有潛力的新型高溫結(jié)構(gòu)材料，熔點(diǎn)高達(dá)1640℃。3.2 難熔金屬材料

難熔金屬（W、Re、Mo、Nb等）及其合金具有高熔點(diǎn)、耐高溫和強(qiáng)抗腐蝕能力等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和航天發(fā)動(dòng)機(jī)等場(chǎng)合。其中研究和應(yīng)用最多的主要是W、Re、Mo和Nb等金屬。

鎢（W）熔點(diǎn)最高，具有較好的抗氧化性和抗熱震性，以及很好的抗燒損和抗沖刷能力，常用作發(fā)動(dòng)機(jī)喉襯。為了提高鎢的性能，在W中滲Cu，可以起到發(fā)汗劑的作用；在鎢中添加碳化物顆粒（如ZrC或TiC顆粒），可減輕純鎢高溫結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量，并能顯著提高其力學(xué)性能和抗燒蝕性能；在鎢中加入Re提高其塑性和強(qiáng)度，可增強(qiáng)材料的抗熱疲勞性能和抗熱振動(dòng)能力。

錸（Re）具有高溫強(qiáng)度大、耐磨、抗蝕等優(yōu)異的綜合性能，是高溫環(huán)境中極有前途的候選材料。成本高、密度大（21g/cm3）、機(jī)械加工性能差及在升溫時(shí)較低的抗氧化性是錸的主要缺點(diǎn)。可通過(guò)加銥（Ir）保護(hù)層來(lái)提高錸的抗氧化性。Ir-Re層狀材料已在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，其使用溫度超過(guò)2200℃，測(cè)試結(jié)果良好。

鉬（Mo）的成本和密度都較低，而且Mo的硅化物（如MoSi2）具有優(yōu)異的抗氧化性能，使用溫度可達(dá)1700℃。但是Mo的延展性很差，在高溫下易氧化。Mo和Si、B形成的三元化合物具有極高的高溫強(qiáng)度，在1773K時(shí)屈服強(qiáng)度仍在1GPa以上，與其他高溫結(jié)構(gòu)使用的難熔金屬基或陶瓷基材料相比，其性能非常優(yōu)異。

鈮（Nb）具有密度低和抗蝕性良好等優(yōu)點(diǎn)，但Nb易氧化，使用時(shí)需進(jìn)行表面涂覆處理。Rosenstein采用快速凝固工藝研制了含B或N的過(guò)飽和Nb基難熔合金。在溫度達(dá)到2200℃時(shí)，Nb基合金仍保持良好的力學(xué)性能。Nb基難熔合金已用于小型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。3.3 金屬陶瓷材料

金屬陶瓷是介于高溫合金和陶瓷之間的一種高溫材料，它兼顧了金屬的高韌性、可塑性和陶瓷的高熔點(diǎn)、耐腐蝕和耐磨損等特性，在航空航天等領(lǐng)域中擁有廣闊的應(yīng)用前景。

按照陶瓷相的不同，金屬陶瓷可分４類：

1、氧化物基金屬陶瓷；

2、碳化物基金屬陶瓷；

3、硼化物基金屬陶瓷；

4、含石墨和金剛石狀態(tài)的金屬陶瓷。

金屬陶瓷具有良好的耐磨性與高溫強(qiáng)度，可用于制造航空或航天發(fā)動(dòng)機(jī)的閥、靜止的環(huán)件等。硼化鉻晶體和鉻－鉬合金粘結(jié)的硼化鉻金屬陶瓷具有良好的斷裂強(qiáng)度和足夠高的抗熱震性，可用于制備燃?xì)鉁u輪葉片、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管和內(nèi)燃機(jī)閥座等。

碳硅化鈦（Ti3SiC2）是其中研究最多的一種材料，具有耐高溫、抗氧化能力強(qiáng)、強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，又具有金屬材料的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、可加工性、塑性等優(yōu)異性能，是一種綜合陶瓷材料。碳硅化鈦在1200-1400℃高溫下，強(qiáng)度比目前最好的耐熱合金還高，又易加工，故完全可作高溫結(jié)構(gòu)材料用，其高溫強(qiáng)度與抗氧化、抗熱震等性能優(yōu)于Si3N4，有可能用于片或渦輪葉片。

第四章 復(fù)合材料

4.1 金屬基復(fù)合材料

金屬基復(fù)合材料與傳統(tǒng)金屬材料相比，具有更高的比強(qiáng)度、比剛度、耐高溫和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能。鈦基、鈦鋁化合物基和高溫合金基復(fù)合材料耐溫能力較強(qiáng)，是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中溫（650-1000℃）部件的候選材料。連續(xù)纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比剛度、良好的耐高溫及抗蠕變、抗疲勞等優(yōu)異性能，是適用于700-900℃的航空發(fā)動(dòng)機(jī)用輕質(zhì)耐高溫的理想結(jié)構(gòu)材料。在新一代高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，利用SiCf/Ti復(fù)合材料制造整體葉環(huán)代替壓氣機(jī)盤和葉片，可大大減輕發(fā)動(dòng)機(jī)部件的質(zhì)量，從而大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。SiCf/Ti復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的典型應(yīng)用是葉環(huán)類和軸類零件，美、英等國(guó)均研制出了多個(gè)零部件，并進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)考核試驗(yàn)。羅羅公司制備的SiCf/Ti葉環(huán)質(zhì)量減少３7％，使用溫度提高10％，轉(zhuǎn)速提高15％。

近年來(lái)，由于硅化物熔點(diǎn)高（高于2000℃），在1600℃具有良好的熱穩(wěn)定性、抗氧化性和良好的力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。硅化物中Nb5Si3熔點(diǎn)最高，Ti5Si3密度最低。MoSi2的熔點(diǎn)雖低于上述兩種材料，但是其高溫抗氧化性能卻位居所有金屬硅化物之首。難熔金屬硅化物基復(fù)合材料逐漸成為高溫材料研究的新熱點(diǎn)之一。

4.2 陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料具有密度低、耐高溫、高熱導(dǎo)率、高彈性模量等優(yōu)異的物理性能，并能在高溫下保持很高的強(qiáng)度、良好的抗熱震性和適中的熱膨脹率，對(duì)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片質(zhì)量和降低渦輪葉片冷氣量意義重大，是高溫領(lǐng)域最有前途的材料。在2000℃以上氧化氣氛中可用的候選材料主要是碳化物和硼化物。4.2.1碳化物陶瓷基復(fù)合材料

連續(xù)纖維增強(qiáng)的SiC陶瓷基復(fù)合材料目前主要有SiCf/SiC（SiC纖維增強(qiáng)）和Cf/SiC（C纖維增強(qiáng)）兩大類，具有高韌性、低密度、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。Cf/SiC在惰性環(huán)境中超過(guò)2000℃仍能保持強(qiáng)度、模量等力學(xué)性能不降低，但在高于400℃的氧化性氣氛中易氧化，導(dǎo)致材料性能降低。SiC纖維具有較高的抗氧化能力，與SiC陶瓷基體有極好的相容性，氧化氣氛中長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)1400℃，使得SiC纖維強(qiáng)化的復(fù)合材料在性能上進(jìn)一步提高。SiCf/SiC的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括推重比達(dá)10以上的航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端及測(cè)溫保護(hù)部件。

HfC陶瓷的熔點(diǎn)高達(dá)3928℃，具有線膨脹系數(shù)相對(duì)較低、硬度較高等優(yōu)點(diǎn)，能較好滿足高溫環(huán)境下的使用要求，但是抗氧化性能較差。在HfC內(nèi)添加Ta和Pr可以改善其抗氧化性。ZrC陶瓷的性質(zhì)與HfC相似，ZrC一般與其他材料復(fù)合使用，如使用SHS工藝制備的ZrB2和ZrC粉，在1800℃進(jìn)行SPS燒結(jié)，可以研制出高致密度的ZrB2-ZrC復(fù)合材料，其硬度可達(dá)17.8GPa,斷裂韌性為3.8MPa·m1/2。通過(guò)添加鑭燒結(jié)助劑，在無(wú)壓燒結(jié)的條件下可以得到ZrB2-ZrC復(fù)相陶瓷。此外，ZrC還可以與C、SiC等材料制備成ZrC/C和ZrC-SiC復(fù)合材料。4.2.2硼化物陶瓷基復(fù)合材料

ZrB2和HfB2等硼化物具有高熔點(diǎn)、高硬度、高熱導(dǎo)率和良好的抗熱震等優(yōu)點(diǎn)。單相ZrB2和HfB2在1200℃以下具有良好的抗氧化性，高溫環(huán)境加入SiC可以顯著提高它們的抗氧化性能。

ZrB2-SiC材料具有很高的強(qiáng)度（超過(guò)1000MPa）、抗氧化性和良好的抗熱震性。ZrB2-SiC復(fù)合材料在1800-24--℃范圍內(nèi)在最外層形成SiO2層，在最內(nèi)層形成ZrO2，SiC與ZrO2在內(nèi)部氧化區(qū)內(nèi)共存。通過(guò)添加高強(qiáng)度、高硬度的SiC纖維來(lái)制備ZrB2-SiC復(fù)合材料，可以明顯提高抗彎強(qiáng)度和抗氧化性。

HfB2-SiC體系中，SiC可以顯著提高抗氧化性能，在高溫時(shí)形成玻璃相的硅酸鹽覆蓋在材料的表層，該玻璃相在1600℃以下具有良好的保護(hù)作用。

美國(guó)宇航局在研究ZrB2-SiC和HfB2-SiC材料的基礎(chǔ)上，又系統(tǒng)研究HfB2/HfC/SiC三元復(fù)合陶瓷。結(jié)果表明：三元陶瓷的綜合性能要比ZrB2/SiC或HfB2/SiC性能更優(yōu)異，是發(fā)動(dòng)機(jī)熱端等關(guān)鍵部件最有前途的超高溫候選材料。4.3 樹(shù)脂基復(fù)合材料

樹(shù)脂基復(fù)合材料憑借比強(qiáng)度高、比模量高、耐疲勞與耐腐蝕性好和阻噪能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)冷端部件（風(fēng)扇機(jī)匣、壓氣機(jī)葉片、進(jìn)氣機(jī)匣等）和發(fā)動(dòng)機(jī)短艙、反推力裝置等部件上得到了廣泛應(yīng)用。樹(shù)脂基復(fù)合材料已經(jīng)發(fā)展到了耐溫450℃的第四代聚酰亞胺復(fù)合材料，形成了從280-450℃涵蓋四代的耐高溫樹(shù)脂基復(fù)合材料體系。

聚酰亞胺樹(shù)脂是耐高溫樹(shù)脂的代表，具有良好的耐熱性、力學(xué)性能和工藝性能等優(yōu)點(diǎn)，主要有BMI型、PMR型和乙炔基封端的聚酰亞胺樹(shù)脂。其中，PMR型聚酰亞胺樹(shù)脂基復(fù)合材料耐溫最高且應(yīng)用技術(shù)最成熟，在航空（尤其是航空發(fā)動(dòng)機(jī)）、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。PMR-15聚酰亞胺樹(shù)脂是第一個(gè)廣泛使用的PMR聚酰亞胺高溫復(fù)合材料樹(shù)脂，具有優(yōu)異的力學(xué)性能及良好的熱氧化穩(wěn)定性，可在288-316℃使用1000-10000ｈ；AFR-700B和RP-46樹(shù)脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、較高的耐熱性和良好的工藝性能；PMR-II-50復(fù)合材料已應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)向葉片襯套；北京航空制造工程研究所采用HT3/KH-304復(fù)合材料制造出了發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道；北京航空材料研究院采用LP-15/G827復(fù)合材料制備的航空發(fā)動(dòng)機(jī)分流環(huán)已裝機(jī)試用。4.4 C/C復(fù)合材料

C/C復(fù)合材料具有質(zhì)量輕，比強(qiáng)度高，比剛度高，模量高，燒蝕性能、抗蠕變能力及抗熱震性能良好等優(yōu)點(diǎn)。惰性氣氛中溫度從室溫升至2200℃，C/C復(fù)合材料的強(qiáng)度不斷增加；大氣中溫度超過(guò)350℃時(shí)C/C復(fù)合材料易氧化，引起性能降低，造成應(yīng)用極為有限。為了發(fā)揮C/C復(fù)合材料的全部潛能，研究氧化保護(hù)措施非常關(guān)鍵。抗氧化處理分為三類。

一、CVI工藝，比如使用有機(jī)硅烷氣體熱解，形成C/__（C/SiC）混雜基體復(fù)合材料，提高其抗氧化性；

二、料漿浸漬－熱解工藝，即在漿料中加入添加劑（如SiC、ZrB2、Al2O3等），碳化后使用浸漬劑反復(fù)循環(huán)浸漬碳化；

三、改變表面涂層工藝，較成功的涂層包括HfC、TiC和Ir-Re等。楊艷波等采用等離子噴涂方法在碳／碳復(fù)合材料上制備了鎢／碳化鈦復(fù)合涂層并進(jìn)行了涂層抗燒蝕性能研究，碳化鈦涂層具有較好的熱化學(xué)穩(wěn)定性，燒蝕后沒(méi)有明顯的氧化現(xiàn)象。美、俄、法等國(guó)家近年來(lái)提出用SiC、HfC、TaC、NbC等難熔碳化物涂層來(lái)提高碳／碳復(fù)合材料的抗氧化能力，從而降低燒蝕率，承受更高的燃?xì)鉁囟龋ＷC工作的可靠性。通過(guò)減少碳來(lái)源材料中的雜質(zhì)、增加石墨化的程度、采用內(nèi)部氧化抑制劑以及采用氧化保護(hù)涂層可抑制氧化?；诮饘偬蓟锖徒饘傺趸锏耐繉优c內(nèi)部抑制劑相結(jié)合用于氧化保護(hù)，使用溫度可達(dá)1600℃。最近，美國(guó)X-43A的尖銳前緣采用了C/C復(fù)合材料，其能夠承受高達(dá)2200℃高溫。

第五章 涂層材料

5.1 涂層材料簡(jiǎn)介

在合金表面施加防護(hù)涂層，既能提高合金抗高溫氧化與熱腐蝕性能，又可保持合金的力學(xué)性能，這方面取得了較好的進(jìn)展，已廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工等領(lǐng)域。這里主要介紹鎳基高溫合金的防護(hù)涂層，包括擴(kuò)散涂層、包覆涂層、熱障涂層及新型高溫涂層。擴(kuò)散涂層是在高溫下利用元素的滲透技術(shù)，將一些具有保護(hù)性的元素（如Al或Cr）擴(kuò)散到基體中，利用其在高溫下與空氣中的氧所形成的氧化物來(lái)保護(hù)基體金屬。在擴(kuò)散涂層的形成過(guò)程中，基體參與涂層的形成，基體中的元素進(jìn)入到涂層中，涂層下面的基體中形成擴(kuò)散層。擴(kuò)散涂層包括滲鋁涂層、改性鋁化物涂層。包覆涂層是利用各種物理的或化學(xué)的沉積手段在合金表面直接制備一層保護(hù)性薄膜。包覆涂層沉積時(shí)基材不參與涂層的形成，只提高與基材的結(jié)合力，故涂層成分的選擇范圍更廣。包覆涂層按材料屬性可分成金屬涂層和陶瓷涂層兩類。金屬涂層最典型的是MCrAlY涂層。其中M為Fe、Co、Ni或它們的組合，Al用來(lái)形成保護(hù)性的Al2O3膜，Cr用來(lái)促進(jìn)氧化膜的形成，并提高抗熱腐蝕能力，Y用來(lái)提高氧化膜的附著力。陶瓷涂層中Al2O3涂層最具代表性。由于Al2O3具有良好的抗氧化性，故在合金表面制備一層Al2O3涂層，可以起到隔離氣體介質(zhì)，阻礙元素在高溫下的遷移，直接對(duì)基體提供保護(hù)，降低合金氧化速度的作用。熱障涂層（TBCs）由隔熱性能良好的陶瓷氧化物面層和金屬粘結(jié)底層組成，其作用為降低熱端部件的工作溫度，防止部件的高溫腐蝕，改善材料的抗冷熱疲勞性能，從而延長(zhǎng)工件的使用壽命。新型耐蝕涂層包括多層涂層、梯度涂層、復(fù)合陶瓷、納米晶涂層、智能涂層和玻璃基涂層等。

第六章 結(jié)論

發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度范圍和壽命要求是選擇材料的最重要的準(zhǔn)則。航空發(fā)動(dòng)機(jī)要求高速、高溫、高壓大功率，因此材料必須具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、耐腐蝕等特性?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)主體仍然是高溫合金、鈦合金等金屬材料，未來(lái)會(huì)大量使用復(fù)合材料，防護(hù)涂層等新型材料，不斷以減輕航空發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量為理念，將更多的新型材料應(yīng)用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，使我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)水平不斷提高，實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興！

第二篇：航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料的應(yīng)用與研究

航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料的應(yīng)用與研究

[摘要]：由于航空工業(yè)的迅猛發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，本文簡(jiǎn)單介紹了航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料的發(fā)展?fàn)顩r，以及主要的發(fā)展趨勢(shì)，分析了發(fā)動(dòng)機(jī)材料的各自獨(dú)特的特性，并突顯了復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展中重要地位，為未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)研究和研發(fā)奠定基礎(chǔ)，使航空發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)制造工藝上再上一個(gè)新臺(tái)階。

[關(guān)鍵詞]：發(fā)動(dòng)機(jī) C/C CMC 陶瓷基復(fù)合材料

中圖分類號(hào)：V250.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)

1.引言

科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，特別是尖端科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，對(duì)材料性能提出了越來(lái)越高、越來(lái)越嚴(yán)和越來(lái)越多的要求，傳統(tǒng)的單一材料已不能滿足實(shí)際需要。這些都促進(jìn)了人們對(duì)材料的研究逐步擺脫過(guò)去單純靠經(jīng)驗(yàn)的探索方法，而向著按預(yù)定材料的研究方向發(fā)展。此時(shí)，復(fù)合材料就應(yīng)運(yùn)而生。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料

飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)材料家族中，復(fù)合材料是新成員。它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的結(jié)果，也是材料設(shè)計(jì)方面的一個(gè)突破。它綜合了各種材料如纖維、樹(shù)脂、橡膠、金屬、陶瓷等的優(yōu)點(diǎn)，按需要設(shè)計(jì)、復(fù)合成為綜合性能優(yōu)異的新型材料，復(fù)合材料已成為21世紀(jì)航空結(jié)構(gòu)的支柱性材料。

2.1 碳/碳復(fù)合材料

1958年美國(guó)Chance-Vought航空公司科研人員在測(cè)定碳纖維增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂基復(fù)合材料中的碳纖維含量時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作失誤，聚合物基體沒(méi)有被氧化，反而被熱解，意外地得到了C/C復(fù)合材料，從而誕生了C/C復(fù)合材料。

80年代初，美國(guó)就開(kāi)始研制碳/碳渦輪盤和渦輪葉片，以后又先后進(jìn)行了F100飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和噴管試驗(yàn)，JTD試驗(yàn)機(jī)低壓整體渦輪盤及葉片試驗(yàn)（運(yùn)行溫度為1649，比高溫合金渦輪盤高出555），還進(jìn)行了1760 地面超速試驗(yàn)。德國(guó)、俄羅斯和日本已相繼成功研制渦輪外環(huán)和整體渦輪。此外，90年代初期，美國(guó)已在實(shí)施將碳/碳用于超高飛行器的飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料的計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)飛行器全碳/碳株結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造。

面對(duì)當(dāng)今航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料的要求的不斷提高，C/C復(fù)合材料的發(fā)展方向?yàn)椋海?）發(fā)展C/C的低成本快速致密化工藝。C/C復(fù)合材料的生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)和致密化不均勻是影響其成本的主要因素，應(yīng)該重視發(fā)展高效、高性能的致密化工藝；（2）加強(qiáng)涂層C/C在發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境下的試驗(yàn)考核研究。

2.2 樹(shù)脂基復(fù)合材料

樹(shù)脂基復(fù)合材料是由以有機(jī)聚合物為基體的纖維增強(qiáng)材料，通常用玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維增強(qiáng)體，經(jīng)過(guò)特殊工藝加工而成的一種先進(jìn)的復(fù)合材料。隨著材料技術(shù)不斷發(fā)展，各種先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料在航空工業(yè)用量持續(xù)增加。它具有重量輕、強(qiáng)度高、耐介質(zhì)、耐高溫性能好、耐沖擊性能強(qiáng)等一系列突出的特點(diǎn)，在日益發(fā)展的航空工業(yè)上廣泛應(yīng)用。

為適應(yīng)新一代飛機(jī)對(duì)高性能材料的需要，各發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究和開(kāi)發(fā)都投入了大量的人力和物力，近幾年來(lái)，在材料性能提高、工藝改進(jìn)、成本降低等方面取得了重大的突破和發(fā)展。

近年來(lái)先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的發(fā)展主要圍繞提高工作溫度、改善濕/熱性能、增大斷裂韌性、降低制造成本等幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行，航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料用高溫樹(shù)脂以聚酰亞胺（PI）為基礎(chǔ)。其現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)主要是：（1）提高耐熱性，（2）提高沖擊韌性，（3）低成本復(fù)合材料制造技術(shù)。

2.3 陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料在航空工業(yè)領(lǐng)域是一種非常有發(fā)展前途的新型結(jié)構(gòu)材料。特別是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造應(yīng)用中，越來(lái)越顯示出它的獨(dú)到之處。陶瓷基復(fù)合材料除了具有重量輕、硬度高的優(yōu)點(diǎn)以外，還具有優(yōu)異的耐高溫和高溫抗腐蝕性能。目前陶瓷基復(fù)合材料在承受高溫方面已經(jīng)超過(guò)了金屬耐熱材料，并具在很好的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)高溫區(qū)理想的極好材料。

20世紀(jì)初期，主要的陶瓷基復(fù)合材料產(chǎn)品是以 或 纖維增強(qiáng)的 和 基復(fù)合材料，用于制造靜止零件，如加力筒體、燃燒室瓦片、噴嘴、火焰穩(wěn)定器等以代替高溫合金。

陶瓷基復(fù)合材料（CMC）的密度僅為高溫合金的1/3～1/4，最高使用溫度為1650。其“耐高溫和低密度”特性是金屬和金屬間化合物無(wú)法比擬的，因此美、英、法、日等發(fā)達(dá)國(guó)家一直把CMC列為新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的發(fā)展重點(diǎn)，并投入巨資進(jìn)行研究。

目前世界各國(guó)針對(duì)下一代先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料的要求，正集中研究氮化硅和碳化硅增強(qiáng)陶瓷材料。并取得了較大進(jìn)展，有的已開(kāi)始應(yīng)用在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中。例如美國(guó)驗(yàn)證機(jī)的F120型發(fā)動(dòng)機(jī)，它的高壓渦輪密封裝置，燃燒室的部分高溫零件，均采用了陶瓷材料。法國(guó)的M88-2型發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和噴管等也都采用了陶瓷基復(fù)合材料。

3.結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)復(fù)合材料發(fā)展的介紹，并列舉出碳/碳復(fù)合材料、樹(shù)脂基復(fù)合材料和陶瓷復(fù)合材料的應(yīng)用情況，以及技術(shù)工藝等情況，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展道路上展現(xiàn)了復(fù)合材料的光芒。對(duì)今后航空發(fā)動(dòng)機(jī)新型復(fù)合材料的研制、改進(jìn)有一定的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘭天.俄第六代航空發(fā)動(dòng)機(jī)新材料和新工藝[M].上海：科技大世界學(xué)出版社，2000.[2] 劉伯操.航空材料選用目錄[M].北京：中國(guó)航空工業(yè)公司出版社，1995.[3] IRWIN STAMBLER.Europe has own technology base to compete with ATS program in us[J].Gas Turbine Wrold，1995，25（6）：26-29.The research and application of aeroengine

composite materials

Zhu Li Luo Yanchun Chen Yu Wang Xin

（Air Force Aviation University，Changchun 130022，China）

ABSTRACT： With the rapid development of aviation industry，the aviation engine composite emerge as the times require，this paper simply introduces the development status of aeroengine composite materials，as well as the main trend of development，analysis the characteristics of engine materials are unique，and highlights the composite materials in aircraft engine development in an important position，to lay the foundation for the future research and development of aero engine，the engine manufacturing process to the last new step.Key words： engine； C/C； CMC； Ceramic matrix composite materials

第三篇：航空發(fā)動(dòng)機(jī)的最新發(fā)展以及復(fù)合材料的應(yīng)用

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的最新發(fā)展以及復(fù)合材料的應(yīng)用

北京航空航天大學(xué)

摘要：本文介紹航空發(fā)動(dòng)機(jī)最新發(fā)展，以及關(guān)鍵的復(fù)合材料在其中應(yīng)用 關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)展、復(fù)合材料

引語(yǔ):美國(guó)“戰(zhàn)略之頁(yè)”網(wǎng)站5月21日文章，兩年前，中國(guó)宣布用國(guó)產(chǎn)引擎WS-10A，替換殲-10戰(zhàn)機(jī)上裝配的俄制AL-31FN。但去年，中國(guó)又悄悄訂購(gòu)幾百臺(tái)俄制AL-31FN，沒(méi)人提大規(guī)模使用WS-10A的事了。

中國(guó)航空工業(yè)在過(guò)去的十年里取得了突飛猛進(jìn)，但作為核心技術(shù)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)仍然不能擺脫對(duì)外依賴，完全自主的水平

一、嚴(yán)苛的材料要求

配備在戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)機(jī)和攻擊機(jī)之上的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，必須能夠在嚴(yán)峻的條件下運(yùn)行。例如，在飛行過(guò)程中，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)葉片要能承受高達(dá)自身重量20000倍的離心力。人們常常用“冰質(zhì)調(diào)羹勺攪熱湯”來(lái)形容渦輪葉片在這種環(huán)境下面臨的挑戰(zhàn)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)以其復(fù)雜性、深?yuàn)W的技術(shù)以及苛刻的性能參數(shù)，堪稱航空發(fā)展中的頂峰。據(jù)約翰遜稱，在戰(zhàn)機(jī)發(fā)展過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)核心就相當(dāng)于“撐開(kāi)帳篷的長(zhǎng)桿”，是一個(gè)項(xiàng)目之所以會(huì)拖延的最大原因。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的材料通常無(wú)法按照工業(yè)分類指導(dǎo)方法“加工”，因?yàn)橐怨I(yè)規(guī)模這樣做是不經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的。必須全部掌握合金、粉末冶金、單晶葉片技術(shù)。

有一個(gè)值得注意的例子是，在五家前蘇聯(lián)大型研究機(jī)構(gòu)中，就有一家致力于材料研究，蘇聯(lián)冶金研究非?；钴S。在俄羅斯的發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目中，掌握熱障涂層技術(shù)是關(guān)鍵一步。然而，盡管做出了這些努力，但在發(fā)動(dòng)機(jī)性能方面，俄羅斯仍然沒(méi)有可媲美發(fā)動(dòng)機(jī)“三巨頭”——即羅爾斯·羅伊斯、GE和普惠——的企業(yè)。俄制發(fā)動(dòng)機(jī)仍然相對(duì)較重，而且利用的也并非最頂級(jí)材料，燃油消耗率

也相對(duì)較高；與美制和歐制頂級(jí)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

相比，俄制發(fā)動(dòng)機(jī)加速度較差，推力重量比較低，壽命較短，可維護(hù)性較差。另外，俄羅斯仍然無(wú)法利用最新管理技術(shù)獲得最佳優(yōu)勢(shì)。例如，雖然如“土星”公司的AL-31發(fā)動(dòng)機(jī)等新型俄制發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)配備了全權(quán)數(shù)控系統(tǒng)，而且全權(quán)數(shù)控系統(tǒng)的質(zhì)量較非俄制產(chǎn)品相差不大，但軟件質(zhì)量仍然是一個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別。即便是首批蘇-27戰(zhàn)機(jī)也加裝了不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)锳L-31發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)時(shí)尚未到位。

作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)三大巨頭之一的羅羅公司，于1971年開(kāi)始研制特有的三轉(zhuǎn)子RB211型發(fā)動(dòng)機(jī)。正是由于復(fù)合材料風(fēng)扇技術(shù)沒(méi)有過(guò)關(guān)，著急上馬的RB211發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目研制周期拖延過(guò)長(zhǎng)，最終導(dǎo)致羅羅的財(cái)力無(wú)法支持，不得不由英國(guó)政府出面收歸國(guó)有。

二、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)—“材料先行”

英國(guó)Rolls一Royce公司認(rèn)為，傳統(tǒng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料已幾乎達(dá)到了它的使用極限，需要發(fā)展新型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)材料，據(jù)該公司預(yù)測(cè)，在未來(lái)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的金屬基復(fù)合材料將有大幅度上升的趨勢(shì)(見(jiàn)圖)。

從圖可以看出,作為高溫結(jié)構(gòu)材料的超合金是具有耐高溫、高強(qiáng)韌、抗氧化、可加工性和良好導(dǎo)熱性的材料,具有較全面的綜合性能。但隨發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度的不斷提高,超合金由于熔點(diǎn)的限制,最高使用溫度已不能滿足需要。與超合金相比,金屬間化合物與陶瓷可以在更高的溫度下工作。圖還顯示,金屬間化合物雖然最高耐溫性低于陶瓷,但其韌性、可加工性與導(dǎo)熱性遠(yuǎn)優(yōu)于陶瓷材料,總體來(lái)看,有可能比陶瓷更早地用于發(fā)動(dòng)機(jī)承動(dòng)載荷的關(guān)健部件。各類陶瓷材料及各類金屬間化合物及其復(fù)合材料之間的對(duì)比。各類陶瓷材料六個(gè)基本性能的比較亦顯示各具特色。硅基材料雖然韌性與導(dǎo)熱性較低,其Tmax與抗氧化能力都是上佳的,是值得關(guān)注的材料系統(tǒng)。各類金屬及金屬間化合物基系統(tǒng)的相互對(duì)比,顯示了各自的長(zhǎng)處及不足.此圖雖僅粗略地描述了各材料系的性能特征,其方向性的參考價(jià)值還是值得重視的。

三、中國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)隨著冶金和制造技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)在航空領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些進(jìn)步，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成和管理已經(jīng)成為制約發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的最大薄弱環(huán)節(jié)。在地面測(cè)試和高離心和G力飛行中，中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)面臨著葉片彎曲、破壞及其他問(wèn)題。為了攻克這個(gè)難關(guān)，中國(guó)的軍用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)制造商需要實(shí)現(xiàn)一些生產(chǎn)和流程管理突破，而這些突破與前幾年中國(guó)在機(jī)身與航空電子領(lǐng)域獲得的突破一般無(wú)二。為了推動(dòng)這種努力，中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司旗下發(fā)動(dòng)機(jī)公司聘請(qǐng)了經(jīng)驗(yàn)豐富的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)人員。鑒于在該領(lǐng)域其他方面的進(jìn)展，而且中國(guó)還在繼續(xù)通過(guò)研發(fā)和工業(yè)間諜活動(dòng)，獲得技術(shù)和流程管理知識(shí)，中國(guó)有可能在未來(lái)幾年內(nèi)研制出一款可規(guī)?；目煽啃蚖S-10發(fā)動(dòng)機(jī)。

WS-10發(fā)動(dòng)機(jī)有潛力提供堪比惠普公司F100渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的性能——F100發(fā)動(dòng)機(jī)為

F-15和部分F-16戰(zhàn)機(jī)提供動(dòng)力。因此，這種發(fā)動(dòng)機(jī)或許能夠?yàn)榕cF-15戰(zhàn)機(jī)尺寸相似的殲-11B、殲-15和殲-16戰(zhàn)機(jī)提供動(dòng)力。中國(guó)至少會(huì)在2至5年時(shí)間內(nèi)系列化生產(chǎn)足以為殲-20提供真正五代機(jī)性能的強(qiáng)大發(fā)動(dòng)機(jī)。

《簡(jiǎn)氏防務(wù)周刊》12月5日?qǐng)?bào)道稱，“遼寧”號(hào)航母上完成起飛降落的兩架殲-15配備俄制AL-31F渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。配備了國(guó)產(chǎn)WS-10A渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的殲-15戰(zhàn)機(jī)還無(wú)法完成艦載起飛降落任務(wù)。

在參加本屆珠海航展時(shí)，俄羅斯戰(zhàn)略與技術(shù)分析中心專家瓦西里·卡申也表示，雖然中國(guó)在機(jī)身設(shè)計(jì)和航空生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域有了巨大提升，但中國(guó)軍事航空工業(yè)仍依賴俄羅斯和烏克蘭發(fā)動(dòng)機(jī)。高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)正是中國(guó)航空工業(yè)制造商必須要攻克的最后一道難關(guān)。

四、美國(guó)代表的世界最高水平

據(jù)美國(guó)《航宇日?qǐng)?bào)》11月2日?qǐng)?bào)道，美國(guó)通用電氣和普惠公司獲得了價(jià)值超過(guò)6.8

億美元的演示驗(yàn)證變循環(huán)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)合同。美國(guó)空軍希望這兩家公司繼續(xù)完善“自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目，通過(guò)大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率、大幅度增加發(fā)動(dòng)機(jī)推力和飛機(jī)航程，生產(chǎn)出第六代作戰(zhàn)飛機(jī)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)。

正當(dāng)人們驚嘆第四代、第五代飛機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)的卓越性能時(shí)，美國(guó)第六代發(fā)動(dòng)機(jī)即將面世。，2020后可升級(jí)洛克希德-馬丁公司的F-35和用于未來(lái)的第6代作戰(zhàn)飛機(jī)。ADVENT是要證實(shí)高壓比核心機(jī)和自適應(yīng)風(fēng)扇、可變涵道、低壓系統(tǒng)技術(shù)能減少作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的單位耗油率(SFC)達(dá)25%，為了2020年后發(fā)動(dòng)機(jī)盡早進(jìn)入到工程和制造發(fā)展(EMD)階段，AETD將使發(fā)動(dòng)機(jī)充分成熟，ADVENT和AETD正在為發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展和成熟的技術(shù)是一個(gè)“3氣流”結(jié)構(gòu)。除常規(guī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓核心機(jī)和低壓涵道氣流外還有一個(gè)第3氣流，外部流路能夠打開(kāi)和關(guān)閉。起飛時(shí)，第3氣流關(guān)閉減少涵道比和轉(zhuǎn)移更多的空氣流進(jìn)入到核心機(jī)增加推力。巡航時(shí)，第3氣流打開(kāi)，增加涵道比減少燃料消耗。

第3氣流能夠冷卻用于發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件熱管理的冷卻空氣、用作飛機(jī)系統(tǒng)熱沉的燃料、加力燃燒室和噴口的壁板。這種構(gòu)造還能夠減少飛機(jī)的阻力。進(jìn)氣道是按起飛時(shí)最大空氣流量狀態(tài)設(shè)計(jì)，但在巡航時(shí)捕獲的氣流大于發(fā)動(dòng)機(jī)的需要，便會(huì)造成溢流。第3氣流便能夠旁路額外的空氣，減少溢流阻力，并且增加的流量能夠用來(lái)填充飛機(jī)尾錐部，減少底部阻力。

AFRL計(jì)算出自適應(yīng)技術(shù)將會(huì)比F-35所用的F135發(fā)動(dòng)機(jī)改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料效率25%，增加飛機(jī)的作戰(zhàn)半徑25-30%，留空時(shí)間增加30-40%。AFRL表示，發(fā)動(dòng)機(jī)還能夠有助于應(yīng)對(duì)與像中國(guó)這樣量級(jí)對(duì)手的潛在沖突引發(fā)的反介入和區(qū)域拒止挑戰(zhàn)。通過(guò)增加超聲速巡航半徑50%和減少30-74%的空中加油機(jī)負(fù)擔(dān)能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)。

第六代發(fā)動(dòng)機(jī)中，新材料的貢獻(xiàn)率將達(dá)到50%以上。“材料先行”已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的客觀規(guī)律，第六代發(fā)動(dòng)機(jī)將采取新材料技術(shù)，綜合運(yùn)用單晶材料、熱強(qiáng)鈦合金、熱強(qiáng)鎳合金、耐火合金材料、特種合金材料、抗腐蝕保護(hù)層等大量新材料，使發(fā)動(dòng)機(jī)的重量大大減輕，其推重比可達(dá)到15～20，而目前最先進(jìn)飛機(jī)的推重比僅為10。

五，先進(jìn)復(fù)合材料—航空發(fā)動(dòng)機(jī)的突破口

傳統(tǒng)材料的漸進(jìn)提高,已不能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展,它要求材料與工藝有革命性的變革,要求開(kāi)辟新的材料體系。作為在更高溫度下服役的結(jié)構(gòu)材料。材料科學(xué)的發(fā)展為航空發(fā)動(dòng)機(jī)提供的最有前途材料是復(fù)合材料。

1.樹(shù)脂基復(fù)合材料

以減輕重量為主要目的時(shí)可選用樹(shù)脂基復(fù)合材料。早在25年以前英國(guó)就在RB16

2型助推噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用了樹(shù)脂基復(fù)合材料。用玻璃纖維增強(qiáng)的樹(shù)脂基復(fù)合材料，其強(qiáng)度比鋁合金大2倍，而密度比鋁合金低25%。他們選用了這種復(fù)合材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)非高溫部件以減輕重量，增大推重比，從而改善了IB型三叉戟的起飛性能。以增加剛度為主要目的時(shí)，可采用碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料。因?yàn)椴ＡЮw維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的剛度(彈性模量E)低于鋁合金‘RB211發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)罩。這種材料還可用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋及罩等零件。據(jù)使用統(tǒng)計(jì)，用這種材料代替鋁合金，可以減輕重量達(dá)25%。

樹(shù)脂基復(fù)合材料具有較高的強(qiáng)度和剛度，低的密度和良好的缺陷容限。可考慮在發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部分以及排氣熱回收系統(tǒng)的零件上采用。這種材料的缺點(diǎn)是在大氣中易吸潮變形，不能抗高溫，使用溫度一般不超過(guò)280℃。

2.金屬基復(fù)合材料

和樹(shù)脂基復(fù)合材料相比，金屬基復(fù)合材料具有良好的韌性，不吸潮，能夠耐比較高的溫度。金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維有金屬纖維，如不銹鋼、鎢、被、妮、鎳鋁金屬間化合物等;陶瓷纖維，如氧化鋁、氧化硅、碳、硼、碳化硅、硼化欽等。

金屬基復(fù)合材料的基體材料有鋁、鋁合金、鎂、欽及欽合金、耐熱合金、鉆合金等。其中以鋁鏗合金、欽及鐵合金為基的復(fù)合材料是目前主要選擇對(duì)象。如以碳化硅纖維增強(qiáng)欽合金基體復(fù)合材料可用來(lái)制造壓氣機(jī)葉片。碳纖維或氧化鋁纖維增強(qiáng)鎂或鎂合金基體復(fù)合材料可用來(lái)制造渦輪風(fēng)扇葉片。又如鎳鉻鋁銥纖維增強(qiáng)鎳基合金基體復(fù)合材料可用來(lái)制造渦輪及壓氣機(jī)用的密封元件。

其他如風(fēng)扇機(jī)匣、轉(zhuǎn)子、壓氣機(jī)盤等零件，國(guó)外都有采用金屬基復(fù)合材料制造的實(shí)例。但是這種復(fù)合材料存在的最大問(wèn)題之一是增強(qiáng)纖維和基體金屬之間容易發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生脆性相，使材料性能變壞。尤其是在較高溫度下長(zhǎng)時(shí)使用，界面的反應(yīng)更為突出。目前解決的辦法是根據(jù)不同纖維、不同基體，在纖維表面加適當(dāng)涂層，以及對(duì)基體金屬進(jìn)行合金化，以減緩界面的反應(yīng)，保持復(fù)合材料性能的可靠性。

3.陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比模量，高的熱穩(wěn)定性，低的熱膨脹系數(shù)，抗腐蝕，不吸潮等優(yōu)點(diǎn)。

瓷基復(fù)合材料用的增強(qiáng)劑有碳、硼、氧化鋁、碳化硅、尼克龍纖維，或碳化硅晶須或顆粒等。陶瓷基體有氧化鎂、氧化鋁、碳化硅、氮化硅、莫來(lái)石等。這種材料可以用來(lái)制造燃燒室、渦輪葉片、導(dǎo)向葉片、排氣噴管等零件。使用溫度可達(dá)160。℃。高于此溫，材料的強(qiáng)度及模量便顯著下降。這種材料的缺點(diǎn)之一為缺少良好的增強(qiáng)纖維。目前，現(xiàn)有的增強(qiáng)纖維和基體間的相容性欠佳，很難達(dá)到既增強(qiáng)又增韌的最佳配合。缺點(diǎn)中最令人擔(dān)心的是脆性，這種材料的缺陷容限低于其他復(fù)合材料。這使人們對(duì)這種材

料使用的可靠性產(chǎn)生凝慮。

4.碳/碳復(fù)合材料

碳/碳復(fù)合材料(C/C)的最顯著的優(yōu)點(diǎn)是耐高溫(大于2 200℃)和低密度(約2 g/cm3),可使發(fā)動(dòng)機(jī)大幅度減重,以提高推重比,是本世紀(jì)最有前途的航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料之一。因此,成為陶瓷基復(fù)合材料當(dāng)今研究熱點(diǎn)之一。如能解決碳/碳復(fù)合材料表面以及界面間在中溫時(shí)的氧化問(wèn)題,[1,7]并能在制備時(shí)提高致密化速度,降低成本,則該材料有望在不遠(yuǎn)的將來(lái)在航空領(lǐng)域進(jìn)入實(shí)用階段。

五、結(jié)束語(yǔ)

在被稱為“現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)上的皇冠”的航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，我國(guó)在近些年來(lái)取得了令世界矚目的成就。但作為一門極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，仍然有很多羅要走，仍需要不斷地學(xué)習(xí)積累。復(fù)合材料作為其中亟待攻克的一門關(guān)鍵技術(shù)，它的發(fā)展也將與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展緊密相連。

參考文獻(xiàn)：

[1] 隆小慶·燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件熱腐蝕反應(yīng)機(jī)理的探討·中國(guó)民航學(xué)院學(xué)報(bào) 1994 [2] 張良棟、隆小慶·航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫氧化腐蝕與保護(hù)·全面腐蝕控制 2002年6月 [3] 吳大觀·探討我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展中出現(xiàn)的問(wèn)題 2000年9月 [4] 張恩和·對(duì)我國(guó)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的思考 2003年8月 [5] 陳炳貽·航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的發(fā)展·航空科學(xué)技術(shù) 1998年2月

[6] 金培鵬·潛在的航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料—碳/碳復(fù)合材料·青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2004 年6月

[7] 楊崢喬、生儒·航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的一現(xiàn)狀幾和發(fā)展·西北工業(yè)大學(xué)

[8] 傅恒志·未來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨向·航空材料學(xué)報(bào) 1998年12月

第四篇：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。最初曾有人把專門設(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解決了排氣門的過(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)

航空航天學(xué)院

姓名：雷桂林

學(xué)號(hào)：1104139036

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)。“野馬”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。可以說(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，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)買專利，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、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、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、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)

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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)?

第五篇：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)狻u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：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，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）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)獾目倻兀灿邪l(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。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：

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)可按涵道比劃分類別：Y<1:1時(shí)，稱為低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；Y在2:1~3:1稱為中涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；Y>4:1稱為高涵道比渦扇發(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）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)慣上稱為小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，或簡(jiǎn)稱為小發(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?，利用燃?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

亞聲速噴管：一般把收斂型噴管叫做亞聲速噴管 速度增大，壓力減小

P209

超聲速噴管：充分利用燃?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。，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、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、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）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?，以提高發(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、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。油門桿位置信息如何穿送給 FADEC，通過(guò)油門扇形盤上的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)。