超级军网转贴 高推重比发动机的制造技术
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/29 18:04:46
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F119的复合材料风扇进气道机匣采用先进的树脂转移造型法，即由Dow-UT公司研发的AdvRTM技术制造的。这种制造技术可以制造形状复杂的风扇进气道机匣，其所有外部气流通道表面光滑度和最终尺寸精度可与钛合金经机械加工的风扇进气道机匣相媲美，并可使风扇进气道机匣减少零件总数和取消许多劳动密集的装配工序，因而可以大幅度降低结构重量和成本。
精密制坯技术
新一代航空发动机结构发展的趋势是减少零件总数（减少60%），从而达到减轻结构重量、提高推重比和降低成本（降低25%～30%）的目的。因此,这些发动机的毛坯构成将发生重大变化。趋势是铸件、精锻件、单晶和定向凝固精铸件的用量大大增加。预计，一般锻件由77%降至33%，铸件由18%增至44%，粉末冶金件由3%增至8%，复合材料构件由4%增至15%。
精密制坯技术已广泛用于发动机零件制造。用石蜡铸型可一次铸出钛合金件。精密铸造和精密锻造采用CATIA软件、预测模型和计算机模拟技术实现了"实体造型"以及铸、锻过程用计算机模拟仿真，这些技术提高了金属填充和凝固质量，消除了疏松和避免了热裂，并可取代常规的试铸法，从而提高了精密铸造和精密锻造质量与效率，降低了成本。
定向凝固和单晶精铸
定向凝固和单晶精铸技术已经成为推重比10以上高性能发动机关键制造技术之一。目前使用中的单晶叶片是第二代空心无余量单晶叶片,即采用定向凝固经时效处理加防护涂层的对开式空心超单晶叶片。国外主要发动机公司均已经建立定向凝固和单晶涡轮叶片精铸生产线，其叶片单面余量已稳定在0.05-0.1毫米,涡轮叶片合格率可达70%以上，导向叶片达90%以上。
国外已批量生产叶身无余量的各种尺寸的叶片精锻件和定向及单晶合金空心叶片精铸件，如：批量生产直径1300毫米、壁厚1～2毫米（最薄0.5毫米）的钛合金精铸机匣；现役发动机已普遍采用的精铸单晶空心叶片和超塑性锻造粉末高温合金涡轮盘；美国Howmet公司已生产100多种100多万件精铸单晶叶片。此外，国外还在研究尺寸达2000毫米的精铸件和已研究成功复杂内腔的单晶叶片与双性能涡轮盘。
精密锻造
高推重比发动机的锻件占结构重量55%以上。精密锻造技术已经成为高性能发动机的关键制造技术。目前，国外已批量生产投影面积1.2～3.5平方米的各种材料的大型模锻件，并已研究成功投影面积5.16平方米的钛合金模锻件。另外，正在研发的有：用等温锻造技术制造带叶片的压气机整体叶盘转子；用粉末冶金超塑热等静压和等温锻造精化技术制造具有无偏析超细晶粒及难以成形的锻件毛坯，材料利用率可提高4倍。精密锻造精度和质量主要依靠计算机对锻造过程进行控制，以获取最佳的锻件精度和质量。
快速凝固粉末冶金制坯
快速凝固技术已广泛用于制造叶片，可提高涡轮前温度200℃。目前正在研究快速凝固层板涡轮叶片，即用快速凝固粉末先制出叶片层板，然后用扩散连接技术将多层层板固结成叶片。用此法可以制成具有冲击、对流和气膜组合式冷却结构的复合层板冷却的涡轮叶片。这种叶片可使涡轮前温度提高到1730℃。
国外在大力发展电子束熔炼法、氮等离子旋转电极法、氮雾化，并分别用于制取超强度高温合金粉末、超强度钛合金粉末和超强度铝合金粉末。采用快速凝固技术可降低粉末合金元素偏析和提高合金的固熔度。
热障涂层技术
高推重比发动机结构中将大量采用以热障涂层技术为代表的先进涂层技术。热端部件采用热障涂层以提高结构强度，其中有陶瓷涂层和多层隔热层。陶瓷热障涂层需先在零件表面喷涂MCrALY底层以提高结合强度。多层复合隔热涂层是在基体金属表面钎焊一层柔性金属纤维结构（材料为HFe22.5cr5. 5SiO0.1C）,可减少冷却气流80%。涡轮工作叶片和导向器的隔热涂层采用低压等离子喷涂涂敷，也可以采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）涂敷。发动机冷端部件均采用封严涂层、耐磨和防腐蚀涂层。涂敷方法多采用等离子喷涂、火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速火焰喷涂和真空等离子喷涂。
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精密制坯技术
新一代航空发动机结构发展的趋势是减少零件总数（减少60%），从而达到减轻结构重量、提高推重比和降低成本（降低25%～30%）的目的。因此,这些发动机的毛坯构成将发生重大变化。趋势是铸件、精锻件、单晶和定向凝固精铸件的用量大大增加。预计，一般锻件由77%降至33%，铸件由18%增至44%，粉末冶金件由3%增至8%，复合材料构件由4%增至15%。
精密制坯技术已广泛用于发动机零件制造。用石蜡铸型可一次铸出钛合金件。精密铸造和精密锻造采用CATIA软件、预测模型和计算机模拟技术实现了"实体造型"以及铸、锻过程用计算机模拟仿真，这些技术提高了金属填充和凝固质量，消除了疏松和避免了热裂，并可取代常规的试铸法，从而提高了精密铸造和精密锻造质量与效率，降低了成本。
定向凝固和单晶精铸
定向凝固和单晶精铸技术已经成为推重比10以上高性能发动机关键制造技术之一。目前使用中的单晶叶片是第二代空心无余量单晶叶片,即采用定向凝固经时效处理加防护涂层的对开式空心超单晶叶片。国外主要发动机公司均已经建立定向凝固和单晶涡轮叶片精铸生产线，其叶片单面余量已稳定在0.05-0.1毫米,涡轮叶片合格率可达70%以上，导向叶片达90%以上。
国外已批量生产叶身无余量的各种尺寸的叶片精锻件和定向及单晶合金空心叶片精铸件，如：批量生产直径1300毫米、壁厚1～2毫米（最薄0.5毫米）的钛合金精铸机匣；现役发动机已普遍采用的精铸单晶空心叶片和超塑性锻造粉末高温合金涡轮盘；美国Howmet公司已生产100多种100多万件精铸单晶叶片。此外，国外还在研究尺寸达2000毫米的精铸件和已研究成功复杂内腔的单晶叶片与双性能涡轮盘。
精密锻造
高推重比发动机的锻件占结构重量55%以上。精密锻造技术已经成为高性能发动机的关键制造技术。目前，国外已批量生产投影面积1.2～3.5平方米的各种材料的大型模锻件，并已研究成功投影面积5.16平方米的钛合金模锻件。另外，正在研发的有：用等温锻造技术制造带叶片的压气机整体叶盘转子；用粉末冶金超塑热等静压和等温锻造精化技术制造具有无偏析超细晶粒及难以成形的锻件毛坯，材料利用率可提高4倍。精密锻造精度和质量主要依靠计算机对锻造过程进行控制，以获取最佳的锻件精度和质量。
快速凝固粉末冶金制坯
快速凝固技术已广泛用于制造叶片，可提高涡轮前温度200℃。目前正在研究快速凝固层板涡轮叶片，即用快速凝固粉末先制出叶片层板，然后用扩散连接技术将多层层板固结成叶片。用此法可以制成具有冲击、对流和气膜组合式冷却结构的复合层板冷却的涡轮叶片。这种叶片可使涡轮前温度提高到1730℃。
国外在大力发展电子束熔炼法、氮等离子旋转电极法、氮雾化，并分别用于制取超强度高温合金粉末、超强度钛合金粉末和超强度铝合金粉末。采用快速凝固技术可降低粉末合金元素偏析和提高合金的固熔度。
热障涂层技术
高推重比发动机结构中将大量采用以热障涂层技术为代表的先进涂层技术。热端部件采用热障涂层以提高结构强度，其中有陶瓷涂层和多层隔热层。陶瓷热障涂层需先在零件表面喷涂MCrALY底层以提高结合强度。多层复合隔热涂层是在基体金属表面钎焊一层柔性金属纤维结构（材料为HFe22.5cr5. 5SiO0.1C）,可减少冷却气流80%。涡轮工作叶片和导向器的隔热涂层采用低压等离子喷涂涂敷，也可以采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）涂敷。发动机冷端部件均采用封严涂层、耐磨和防腐蚀涂层。涂敷方法多采用等离子喷涂、火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速火焰喷涂和真空等离子喷涂。
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EJ200发动机采用双转子结构，涵道比为0．4，风扇增压比4．2，总增压比26。正常推力约为60千牛(6122公斤力)，加力推力可达到90千牛(9184公斤力)，推重比10左右。在此基础上，通过分阶段改进，其推力还可进一步提高到103千牛(10510公斤力)和117千牛(11939公斤力)，EJ200发动机采用的技术使发动机在布局上比现存的发动机要小且简单，燃油消耗少，且具有较高的推重比
现代航空发动机真是高科技啊！这可是足以让人穷毕生精力的东东
这么多的技术光是看完就让人头痛,中国可要好好加油才能不落后太远啊!加大投入,载人升天没有这个重要!