毕业论文
（共10页）
名称：航空发动机新材料应用作者：张梁
学号： 03
摘要
航空发动机发展水平是一个国家国防科技水平的象征，而航空发动机的发展是受材料发展的制约。航空发动机工作环境苛刻，基本处于高温、腐蚀的工作状态，现如今大多采用高温合金，而航空发动机本身设计理念要求其自身“轻质量、高强度”，造成航空发动机在设计时出现结构与选材的相互制约。随着新材料的不断出现与发展，越来越多的新材料已逐渐应用到新型航空发动机上。未来高性能航空发动机在很大程度依赖于先进复合材料等新材料的发展，本文根据航空发动机材料的应用及发展前景进行论述。
关键词：航空发动机材料发展耐高温腐蚀新材料
目录
绪论
第一章高温合金
1.1
1.2
绪论
航空发动机的发展不仅能增强国防实力，还能促进国民经济的广泛发展。高推重比、低油耗和高可靠性是航空发动机发展的主要指标。航空发达的国家正在实施推重比为15的综合化高性能涡轮发动机技术计划（IHPTET），可降低耗油率40%、降低成本60%，为了不断提高航空发动机的推力和效率，要求尽可能提高航空发动机上涡轮进口温度。目前推重比为10的发动机涡轮进口温度已达1580-1650℃。为进一步改善航空发动机的性能，有效地提高发动机推重比，将采用耐高温材料取代金属材料应用在航空发动机上。轻量化是飞机发展的主导，航空工业提出一句口号“为减轻每一克而奋斗”。耐高温材料具有良好的高温强度和高温抗氧化性等综合性能，使得它们能够作为极端环境下使用的候选材料，目前使用的耐高温材料有高温合金、钛合金、金属间化合物、难熔金属、金属陶瓷材料和复合材料、铝锂材料等。
第一章高温合金
1.1高温合金概述
高温合金是以Fe、Ni、Co为基并能在600℃以上高温能够抗氧化和抗腐蚀并能在一定应力作用力下长期工作的一类金属材料，也称为耐热合金。
高温合金具有优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能和断裂韧性等综合性能，已成为航空发动机涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘等高温部件的关键材料，高温合金材料的用量占总用量的40%-60%。尤其当今航空发动机中，高温合金被誉为燃气涡轮的心脏。航空发动机用高温合金中，镍基高温合金比重达到55%-65%高温合金使用温度已达合金熔点的85%-90%，密度已达9.0g/cm3，似乎已达到极限，但实际上合金的改进工作仍然在不断进行着。航空发动机用镍基高温合金发展的重点是粉末涡轮盘高温合金和单晶高温合金及相应的高温隔热涂层。
1.2 高温合金分类
高温合金材料按制造工艺，可分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金和发散冷却高温合金。按合金基体元素，可分为铁基（含镍量达25％～60％，又称为铁镍基合金）、镍基和钴基高温合金，使用最广的是镍基高温合金，其高温持久强度最高，钴基高温合金次之，铁基高温合金最低。按强化方式，可分为固溶强化高温合金、时效强化高温合金和氧化物弥散强化高温合金。按主要用途又可分为板材合金、棒材合金和盘材合金。此外，按使用特性，高温合金又可分为高强度合金、抗松弛合金、低膨胀合金、抗热腐蚀合金等。
1.3 粉末高温合金
粉末高温合金由于具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高、疲劳性能好和偏析少等优点，成为制备推重比达8以上的高性能发动机涡轮盘等关键部件的优选材料，可以满足应力水平较高的发动机的使用要求。我国在20世纪80年代初开始研制粉末高温合金，钢研总院成功研制出发动机规格的粉末涡轮盘材料FGH4095，性能也达到了标准
的要求。FGH4095合金650℃时拉伸强度达1500MPa，1034MPa应力下持久寿命大于50h，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。
1.4 单晶高温合金
单晶高温合金在,950-1100℃温度范围内具有优良的抗氧化、抗热腐蚀等综合性能，成为高性能先进航空发动机高温涡轮叶片的主要材料。我国研制了DD402，DD406等单晶合金，其中第一代单晶合金DD402在1100℃、130MPa应力下持久寿命大于100h，适合制作工作温度在以1050℃以下的涡轮叶片，是国内使用温度最高的涡轮叶片材料。第二代单晶合金DD406含2%Re，使用温度可达800-1100℃，目前正在先进航空发动机上进行使用考核。
1.5 镍基超合金
镍基超合金具有良好的高温蠕变特性!高温疲劳特性以及抗氧化、抗高温腐蚀等综合性能，满足了高推重比先进发动机的使用要求，为了使涡轮机叶片能够承受远超过Ni熔点的温度，除了升高Ni基超合金的使用温度外，还在基体表面涂敷绝热层（TBC），以及采取冷却措施等降低基体温度。CMSX-10、Rene N6等含Re为5-6%的第三代单晶体Ni基超合金，其使用温度达到1050℃。近年来美国通用电气公司（GE），法国史奈克马公司（SENCMA）和日本国家材料科学研究所(NIMS)开发了第4代单晶体Ni基超合金，该合金不仅添加了Re，还添加了2-3%的Ru以提高合金组织的稳定性。NIMS研制了第5代单晶体Ni基超合金，在第4代合金的基础上增加了Ru含量，使合金的耐用温度达到1100℃。
第二章钛合金
2.1 钛合金概述
钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等优点而被用于制作飞机发动机压气机、风扇的盘件和叶片等零件，可以较明显地减轻发动机零部件的质量，从而提高发动机的推重比。在先进发动机上钛合金的用量仅次于高温合金，占发动机总质量的25-40%。近几年国外采用快速凝固／粉末冶金技术、纤维或颗粒增强复合材料等方法研制钛合金，使钛合金的使用温度提高到650℃以上，以此作为高温钛合金的发展方向。
当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300°C增加到500～600°C时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。70年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%～30%，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。
2.2 钛合金的发展
钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，我国一直都在开发低成本和高性能的新型钛合金，努力使钛合金进入具有巨大市场潜力的民用工业领域，同时完全满足国家武器装备的生产需要。
钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差。此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同，甚至经常造成模具的损坏；结果，使的钛合金的价格变的十分昂贵，大大限制了钛合金的推广发展，未来钛合金的发展会逐步多元化，衍生多种新型钛合金材料，具备低成本、高性能、易加工焊接等的优越性能。
因此，在未来的航空发动机上钛合金将逐渐取代高温合金，钛合金在广泛应用到发动机后，将大大减少航空发动机的质量，使发动机
的性能能够得到质的飞跃。随着新型钛合金不断的研发，钛合金在我国民生活也将得到深度的推广使用，大大有利于汽车、医疗等行业的发展。
第三章耐高温材料
3.1 金属间化合物
金属间化合物是近几十年来研究的一类前景广阔、低密度的高温材料。目前，金属间化合物中熔点超过1500℃的就有300多种，其中Mo3Se、Re3Nb、W2Hf等金属间化合物的熔点都超过了2000℃。近年来Ti-Al和Ni-Al系材料的力学性能及应用研究取得了令人瞩目的成就。
在Ti-Al系金属间化合物中，主要研究的是Ti3Al基合金（TAC-1）、TiAl基合金（TAC-2）以及Ti2AlNb基合金，它们具有低密度（3.8-5.9g/cm3）、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等综合性能，成为使用温度在600℃以上非常有潜力的候选材料。Ti3Al和Ti2AlNb合金长期工作温度可达650-750℃，而TiAl基合金工作温度则可达760-800℃。Ti3Al用作航空发动机导向板和涡轮结合环等部件通过了使用考核。
在Ni-Al系金属间化合物中，主要研究Ni3Al基和NiAl基合金。Ni3Al基合金具有良好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。NiAl合金抗氧化性极好，也是一种很有潜力的新型高温结构材料，熔点高达1640℃。
3.2 难熔金属材料
难熔金属（W、Re、Mo、Nb等）及其合金具有高熔点、耐高温和强抗腐蚀能力等优点，应用于固液火箭发动机和航天发动机等场合。其中研究和应用最多的主要是W、Re、Mo和Nb等金属。
钨（W）熔点最高，具有较好的抗氧化性和抗热震性，以及很好的抗烧损和抗冲刷能力，常用作发动机喉衬。为了提高钨的性能，在W中渗Cu，可以起到发汗剂的作用；在钨中添加碳化物颗粒（如ZrC 或TiC颗粒），可减轻纯钨高温结构材料的质量，并能显著提高其力学性能和抗烧蚀性能；在钨中加入Re提高其塑性和强度，可增强材料的抗热疲劳性能和抗热振动能力。
铼（Re）具有高温强度大、耐磨、抗蚀等优异的综合性能，是高温环境中极有前途的候选材料。成本高、密度大（21g/cm3）、机械
加工性能差及在升温时较低的抗氧化性是铼的主要缺点。可通过加铱（Ir）保护层来提高铼的抗氧化性。Ir-Re层状材料已在火箭发动机环境中进行测试，其使用温度超过2200℃，测试结果良好。
钼（Mo）的成本和密度都较低，而且Mo的硅化物（如MoSi2）具有优异的抗氧化性能，使用温度可达1700℃。但是Mo的延展性很差，在高温下易氧化。Mo和Si、B形成的三元化合物具有极高的高温强度，在1773K时屈服强度仍在1GPa以上，与其他高温结构使用的难熔金属基或陶瓷基材料相比，其性能非常优异。
铌（Nb）具有密度低和抗蚀性良好等优点，但Nb易氧化，使用时需进行表面涂覆处理。Rosenstein采用快速凝固工艺研制了含B或N 的过饱和Nb基难熔合金。在温度达到2200℃时，Nb基合金仍保持良好的力学性能。Nb基难熔合金已用于小型液体火箭发动机。
3.3 金属陶瓷材料
金属陶瓷是介于高温合金和陶瓷之间的一种高温材料，它兼顾了金属的高韧性、可塑性和陶瓷的高熔点、耐腐蚀和耐磨损等特性，在航空航天等领域中拥有广阔的应用前景。
按照陶瓷相的不同，金属陶瓷可分４类：
1、氧化物基金属陶瓷；
2、碳化物基金属陶瓷；
3、硼化物基金属陶瓷；
4、含石墨和金刚石状态的金属陶瓷。
金属陶瓷具有良好的耐磨性与高温强度，可用于制造航空或航天发动机的阀、静止的环件等。硼化铬晶体和铬－钼合金粘结的硼化铬金属陶瓷具有良好的断裂强度和足够高的抗热震性，可用于制备燃气涡轮叶片、喷气发动机的喷管和内燃机阀座等。
碳硅化钛（Ti3SiC2）是其中研究最多的一种材料，具有耐高温、抗氧化能力强、强度高、热稳定性高的特点，又具有金属材料的导电、导热、可加工性、塑性等优异性能，是一种综合陶瓷材料。碳硅化钛在1200-1400℃高温下，强度比目前最好的耐热合金还高，又易加工，故完全可作高温结构材料用，其高温强度与抗氧化、抗热震等性能优于Si3N4，有可能用于片或涡轮叶片。
第四章复合材料
4.1 金属基复合材料
金属基复合材料与传统金属材料相比，具有更高的比强度、比刚度、耐高温和结构稳定性等优异性能。钛基、钛铝化合物基和高温合金基复合材料耐温能力较强，是航空发动机中温（650-1000℃）部件的候选材料。连续纤维增强钛基复合材料具有高比强度、高比刚度、良好的耐高温及抗蠕变、抗疲劳等优异性能，是适用于700-900℃的航空发动机用轻质耐高温的理想结构材料。在新一代高推重比航空发动机上，利用SiCf/Ti复合材料制造整体叶环代替压气机盘和叶片，可大大减轻发动机部件的质量，从而大幅度提高发动机的推重比。SiCf/Ti复合材料在航空发动机上的典型应用是叶环类和轴类零件，美、英等国均研制出了多个零部件，并进行了发动机考核试验。罗罗公司制备的SiCf/Ti叶环质量减少３7％，使用温度提高10％，转速提高15％。
近年来，由于硅化物熔点高（高于2000℃），在1600℃具有良好的热稳定性、抗氧化性和良好的力学性能，被广泛应用于航空航天等领域。硅化物中Nb5Si3熔点最高，Ti5Si3密度最低。MoSi2的熔点虽低于上述两种材料，但是其高温抗氧化性能却位居所有金属硅化物之首。难熔金属硅化物基复合材料逐渐成为高温材料研究的新热点之一。
4.2 陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料具有密度低、耐高温、高热导率、高弹性模量等优异的物理性能，并能在高温下保持很高的强度、良好的抗热震性和适中的热膨胀率，对减轻发动机涡轮叶片质量和降低涡轮叶片冷气量意义重大，是高温领域最有前途的材料。在2000℃以上氧化气氛中可用的候选材料主要是碳化物和硼化物。
4.2.1碳化物陶瓷基复合材料
连续纤维增强的SiC陶瓷基复合材料目前主要有SiCf/SiC（SiC 纤维增强）和Cf/SiC（C纤维增强）两大类，具有高韧性、低密度、
良好的热稳定性和化学稳定性等优点。Cf/SiC在惰性环境中超过2000℃仍能保持强度、模量等力学性能不降低，但在高于400℃的氧化性气氛中易氧化，导致材料性能降低。SiC纤维具有较高的抗氧化能力，与SiC陶瓷基体有极好的相容性，氧化气氛中长期使用温度可达1400℃，使得SiC纤维强化的复合材料在性能上进一步提高。SiCf/SiC的主要应用领域包括推重比达10以上的航空发动机热端及测温保护部件。
HfC陶瓷的熔点高达3928℃，具有线膨胀系数相对较低、硬度较高等优点，能较好满足高温环境下的使用要求，但是抗氧化性能较差。在HfC内添加Ta和Pr可以改善其抗氧化性。ZrC陶瓷的性质与HfC相似，ZrC一般与其他材料复合使用，如使用SHS工艺制备的ZrB2和ZrC粉，在1800℃进行SPS烧结，可以研制出高致密度的ZrB2-ZrC复合材料，其硬度可达17.8GPa,断裂韧性为3.8MPa·m1/2。通过添加镧烧结助剂，在无压烧结的条件下可以得到ZrB2-ZrC复相陶瓷。此外，ZrC还可以与C、SiC等材料制备成ZrC/C和ZrC-SiC复合材料。
4.2.2硼化物陶瓷基复合材料
ZrB2和HfB2等硼化物具有高熔点、高硬度、高热导率和良好的抗热震等优点。单相ZrB2和HfB2在1200℃以下具有良好的抗氧化性，高温环境加入SiC可以显著提高它们的抗氧化性能。
ZrB2-SiC材料具有很高的强度（超过1000MPa）、抗氧化性和良好的抗热震性。ZrB2-SiC复合材料在1800-24--℃范围内在最外层形成SiO2层，在最内层形成ZrO2，SiC与ZrO2在内部氧化区内共存。通过添加高强度、高硬度的SiC纤维来制备ZrB2-SiC复合材料，可以明显提高抗弯强度和抗氧化性。
HfB2-SiC体系中，SiC可以显著提高抗氧化性能，在高温时形成玻璃相的硅酸盐覆盖在材料的表层，该玻璃相在1600℃以下具有良好的保护作用。
美国宇航局在研究ZrB2-SiC和HfB2-SiC材料的基础上，又系统研究HfB2/HfC/SiC三元复合陶瓷。结果表明：三元陶瓷的综合性能要比ZrB2/SiC或HfB2/SiC性能更优异，是发动机热端等关键部件最有前途的超高温候选材料。
4.3 树脂基复合材料
树脂基复合材料凭借比强度高、比模量高、耐疲劳与耐腐蚀性好和阻噪能力强等优点，在航空发动机冷端部件（风扇机匣、压气机叶片、进气机匣等）和发动机短舱、反推力装置等部件上得到了广泛应用。树脂基复合材料已经发展到了耐温450℃的第四代聚酰亚胺复合材料，形成了从280-450℃涵盖四代的耐高温树脂基复合材料体系。
聚酰亚胺树脂是耐高温树脂的代表，具有良好的耐热性、力学性能和工艺性能等优点，主要有BMI型、PMR型和乙炔基封端的聚酰亚胺树脂。其中，PMR型聚酰亚胺树脂基复合材料耐温最高且应用技术最成熟，在航空（尤其是航空发动机）、航天等领域得到了广泛的应用。PMR-15聚酰亚胺树脂是第一个广泛使用的PMR聚酰亚胺高温复合材料树脂，具有优异的力学性能及良好的热氧化稳定性，可在288-316℃使用1000-10000ｈ；AFR-700B和RP-46树脂基复合材料具有优异的力学性能、较高的耐热性和良好的工艺性能；PMR-II-50复合材料已应用于发动机导向叶片衬套；北京航空制造工程研究所采用HT3/KH-304复合材料制造出了发动机外涵道；北京航空材料研究院采用LP-15/G827复合材料制备的航空发动机分流环已装机试用。
4.4 C/C复合材料
C/C复合材料具有质量轻，比强度高，比刚度高，模量高，烧蚀性能、抗蠕变能力及抗热震性能良好等优点。惰性气氛中温度从室温升至2200℃，C/C复合材料的强度不断增加；大气中温度超过350℃时C/C复合材料易氧化，引起性能降低，造成应用极为有限。为了发挥C/C复合材料的全部潜能，研究氧化保护措施非常关键。抗氧化处理分为三类。
一、CVI工艺，比如使用有机硅烷气体热解，形成C/__（C/SiC）混杂基体复合材料，提高其抗氧化性；
二、料浆浸渍－热解工艺，即在浆料中加入添加剂（如SiC、ZrB2、Al2O3等），碳化后使用浸渍剂反复循环浸渍碳化；
三、改变表面涂层工艺，较成功的涂层包括HfC、TiC和Ir-Re等。杨艳波等采用等离子喷涂方法在碳／碳复合材料上制备了钨／碳化钛复合涂层并进行了涂层抗烧蚀性能研究，碳化钛涂层具有较好的热
化学稳定性，烧蚀后没有明显的氧化现象。美、俄、法等国家近年来提出用SiC、HfC、TaC、NbC等难熔碳化物涂层来提高碳／碳复合材料的抗氧化能力，从而降低烧蚀率，承受更高的燃气温度，保证工作的可靠性。通过减少碳来源材料中的杂质、增加石墨化的程度、采用内部氧化抑制剂以及采用氧化保护涂层可抑制氧化。基于金属碳化物和金属氧化物的涂层与内部抑制剂相结合用于氧化保护，使用温度可达1600℃。最近，美国X-43A的尖锐前缘采用了C/C复合材料，其能够承受高达2200℃高温。
第五章涂层材料
5.1 涂层材料简介
在合金表面施加防护涂层，既能提高合金抗高温氧化与热腐蚀性能，又可保持合金的力学性能，这方面取得了较好的进展，已广泛应用于航空航天、石油化工等领域。这里主要介绍镍基高温合金的防护涂层，包括扩散涂层、包覆涂层、热障涂层及新型高温涂层。扩散涂层是在高温下利用元素的渗透技术，将一些具有保护性的元素（如Al 或Cr）扩散到基体中，利用其在高温下与空气中的氧所形成的氧化物来保护基体金属。在扩散涂层的形成过程中，基体参与涂层的形成，基体中的元素进入到涂层中，涂层下面的基体中形成扩散层。扩散涂层包括渗铝涂层、改性铝化物涂层。包覆涂层是利用各种物理的或化学的沉积手段在合金表面直接制备一层保护性薄膜。包覆涂层沉积时基材不参与涂层的形成，只提高与基材的结合力，故涂层成分的选择范围更广。包覆涂层按材料属性可分成金属涂层和陶瓷涂层两类。金属涂层最典型的是MCrAlY涂层。其中M为Fe、Co、Ni或它们的组合，Al用来形成保护性的Al2O3膜，Cr用来促进氧化膜的形成，并提高抗热腐蚀能力，Y用来提高氧化膜的附着力。陶瓷涂层中Al2O3涂层最具代表性。由于Al2O3具有良好的抗氧化性，故在合金表面制备一层Al2O3涂层，可以起到隔离气体介质，阻碍元素在高温下的迁移，直接对基体提供保护，降低合金氧化速度的作用。热障涂层（TBCs）由隔热性能良好的陶瓷氧化物面层和金属粘结底层组成，其作用为降低热端部件的工作温度，防止部件的高温腐蚀，改善材料的抗冷热疲劳性能，从而延长工件的使用寿命。新型耐蚀涂层包括多层涂层、梯度涂层、复合陶瓷、纳米晶涂层、智能涂层和玻璃基涂层等。
第六章结论
发动机的温度范围和寿命要求是选择材料的最重要的准则。航空发动机要求高速、高温、高压大功率，因此材料必须具有高熔点、高强度、高硬度、高韧性、耐腐蚀等特性。现代发动机主体仍然是高温合金、钛合金等金属材料，未来会大量使用复合材料，防护涂层等新型材料，不断以减轻航空发动机质量为理念，将更多的新型材料应用到航空发动机上，使我国的航空发动机水平不断提高，实现中华名族的伟大复兴！
航空发动机复杂零部件的新型测量技术 发布时间：2014-6-30 13:37:51 近几年来，航空市场发展迅猛,国内的航空发动机制造技术也正加速发展。在技术提升的过程中，航空发动机从研发到制造，对计量和测量的需求都非常迫切。在新型号研制过程中，设计部门希望获得准确的测量数据，用于设计验证；制造部门需要更加高效地完成测量工作，提升合格率并控制制造成本。目前，国内对高精度测量设备的投入和对新型测量技术的采用程度，与国外先进企业的水平还有一定的差距。 航空发动机的零部件种类多、结构复杂，进而带来了复杂的测量任务。以整体叶盘为例，目前测量编程仍然是一个很大挑战，在现有的技术平台上，测量过程既要根据叶盘的整体结构设计测量路线，还要根据叶片型线考虑扫描过程控制。因此，测量设备本身的效率和精度的提升是必然的，同时，在设备的附属工具、测量软件、探测技术等方面寻找新的突破点，提升复杂零部件的测量效率和测量效果，也成为新型测量技术的发展趋势。 全球对航空发动机的性能追求从未停歇，对航空发动机零部件的要求也日益提高。海克斯康最新研发的Leitz三坐标测量机扫描技术、HP-O非接触测量和I++ Simulator模拟软件等，为解决航空发动机复杂零部件的测量难题，提出了新的手段和方法。 基于航空发动机复杂零部件的制造发展和质控需求，本文将介绍海克斯康计量新近推出的典型测量技术，包括高效率精密扫描技术、复合式高效高精密探测技术和提高测量机有效工时的仿真模拟软件技术等。 Leitz高精密高速扫描技术 触发式模拟扫描技术已经成为发动机精密零部件测量的主要探测方式，该技术能高速提供密集点云，实现几何量形状和位置的精密判定，但是，复杂曲面曲线的高密度扫描，需要设备能够实时根据曲率变化给出智能的调整，以期平衡点密度和效率的同时获取最精确的结果。Leitz最新的扫描技术，借助最先进的控制技术，控制系统根据机器特性和工件扫描状态，判断和调整扫描过程。多样的扫描形式和控制形式的实现，使三坐标测量机的扫描能力显著提升，面对复杂专业的测量任务更加得心应手。 1VHSS 扫描技术：可变速扫描 能快则快，当慢则慢。依据曲面曲率，在已知几何特征上实时连续调整测量速度。在此之前的扫描技术，需要人为编程控制机器扫描的速度，速度的设定，需要考虑机器性能、工件特点、效率要求等多种因素，对编程者的挑战是：想达到最佳的效率，要么具备经验，要么从此任务中开始积累经验。VHSS扫描则无关乎具体使用者的经验，机器根据自身的性能特点和待检测曲面的数据，自动优化扫描过程的速度，编程者直接得到最佳的测量效率。 在进行复杂零部件的扫描时，比如航空发动机叶片，传统的扫描方法需要手动调整速度，以避免探针和工件表面“失联”。采用来自Leitz Pathfinder的VHSS技术，机器可以在已知几何量情况下进行持续的调整，实时调整扫描。平直的部位扫描速度快，前尾缘附
核能的利用与前景 摘 要 本文简要介绍原子核的质量亏损和结合能、核子的平均结合能与规律等核能利用原理及核能发电、供热的应用，并对核能聚变前景进行展望。 关键词 核能 质量亏损 结合能 1、引言【1】 人类赖以生存的地球,正在超负荷运行。不仅人口在增长,而且社会发展对能源的需求正以惊人的速度增长。而靠大量燃烧石化燃料获得能源的同时,也给现代社会带来了许多难以解决的灾难性问题：能量资源短缺,森林植被遭破坏,大气、水系、土壤被污染,二氧化碳增多导致的温室效应使自然灾害增多等等。在保护和改善环境的前提下开发利用新兴能源,是人类生存和社会发展的必然趋势。20世纪30年代,随着对原子核研究的深入,人类发现了原子核内蕴藏着巨大的可开发的能量,并开始和平利用原子能的研究。经半个多世纪的努力,迄今世界上已有30多个国家建造核电站440多座,发电量占全球的18%。与火电相比,核电是廉价、洁净、安全的能源。随着将来受控热核聚变的成功,核能必然成为未来的能源支柱。 2、原理 2.1、原子核的质量亏损和结合能【1】 原子核都是由质子和中子组成的,质子和中子统称核子。实验数据发现任何一个原子核的质量总小于组成它的所有核子的质量和,也即核子在组成原子核的过程中,发生了质量亏损,其亏损等于核子结合为核时质量的减少,用△M 表示。 根据爱因斯坦质能方程2E mc =,可知自由核子在结合成原子核时要释放能量,这个能量称为原子核的结合能B 。2()p n B ZM NM M C =+-,其中M p 、M n 、M 分别为质子、中子、原子核的质量。 2.2、核子的平均结合能与规律【1】
质子和中子结合为原子核时放出 的总能量除以质量数A,称为核子的平 均结合能E 。其物理意义是自由核子结 合成原子核时平均每个核子释放的能 量;也可以理解为核分散成核子时,外 界必须对每个核子作功的平均值。E 的 大小可以表征原子核稳定的程 度。平均结合能越大，表示这些 原子核越稳定。核子数较小的轻 核与核子数较大的重核，平均结 合能都比较小，中等核子数的原 子核，平均结合能较大，表示这 些原子核较稳定。当平均结合能 较小的原子核转化成平均结合 能较大的原子核时，就可释放核 能。 图1中表示出各种不同核的平均结合能对质量数A 的分布曲线。从曲线图分析可知中等原子核的平均结合能较大,轻核和重核的平均结合能较小。这说明当一个重核分裂成两个中等质量的原子核时或者当两上很轻的核聚合成一个较重的核时,将有能量的释放,此能即为原子能,又称核能。重核的裂变和轻核的聚变是获取原子能的两条主要途径。 2.3、核裂变【2】 核裂变，又称核分裂，是指由重的原子（铀y óu 或钚b ù）分裂成较轻的原子的一种核反应形式。原子弹以及裂变核电站或是核能发电厂的能量来源都是核裂变。其中铀裂变在核电厂最常见，加 热后铀原子放出2到4个中子，中子再 去撞击其它原子，从而形成链式反应而 自发裂变。如图2所示。 2.2、核聚变【2】 核聚变是指由质量小的原子 （主要 图1：平均结合能图 图3 ：核聚变示意图 外来中子 铀-235 裂变 辐射 中子 链式裂变反应 图3：裂变反应示意图
中投顾问产业研究中心 中投顾问·让投资更安全 经营更稳健 航空发动机产业发展趋势分析 中投顾问发布的《2016-2020年中国航空发动机产业深度调研及投资前景预测报告》指出，航空推进技术正呈现加速发展的态势，未来军用航空发动机的设计研制周期将明显缩短，成本将大幅降低，而技术性能将显著提高。预计未来航空发动机发展方向主要表现在以下几方面： 1、气动设计。气动设计可使未来发动机单位推力和部件效率进一步提高，且通过减少叶轮机级数、燃烧室和喷管更紧凑及在可能情况下取消加力燃烧室等办法来减轻质量。主要技术有：风扇/压气机叶片采用有粘、全三维气动设计技术，燃烧室采用旋流燃烧技术，涡轮叶片采用有粘、全三维气动设计技术，并进行复合倾斜和端弯设计、先进的热端传热分析和冷却设计；喷管采用360°全方位气动矢量喷管设计等。 2、结构设计。先进的结构设计可减轻发动机质量，同时可充分发挥新材料的性能。新结构主要有：空心风扇/压气机叶片、整体叶盘、整体叶环、刷式和气膜封严、双层壁火焰筒、对转涡轮、双辐板涡轮盘、磁性轴承、内装式整体起动、发电机和骨架承力结构等。 3、新材料。新材料是航空动力技术进步的重要基础，是提高军用航空发动机推重比的主要突破口。主要有：树脂基复合材料、纤维增强的钛基材料、耐高温合金材料、陶瓷基复合材料、碳-碳基复合材料等。通过采用新材料，在保证其耐高温性、高强度的前提下，减轻发动机质量。 4、控制系统。先进新型军用航空发动机将采用综合、分布、光纤、多变量及智能化数字电子控制技术，同时还将提高控制的可靠性，降低耗油率和减轻质量。带有高度一体化数据总线的全智能分布式控制系统，具有质量轻、控制性能好，能在高温、强电磁辐射及强振动条件下稳定可靠工作。
《航空发动机结构分析》 课后思考题答案 第一章概论 1.航空燃气涡轮发动机有哪些基本类型？指出它们的共同点、区别和应用。 答： 2.涡喷、涡扇、军用涡扇分别是在何年代问世的？ 答：涡喷二十世纪三十年代（1937年WU；1937年HeS3B）； 涡扇 1960~1962 军用涡扇 1966~1967 3.简述涡轮风扇发动机的基本类型。 答：不带加力，带加力，分排，混排，高涵道比，低涵道比。 4.什么是涵道比？涡扇发动机如何按涵道比分类？ 答：（一）B/T，外涵与内涵空气流量比； （二）高涵道比涡扇（GE90），低涵道比涡扇（Al-37fn） 5.按前后次序写出带加力的燃气涡轮发动机的主要部件。 答：压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、喷管。 6.从发动机结构剖面图上，可以得到哪些结构信息？ 答： a)发动机类型 b)轴数 c)压气机级数 d)燃烧室类型 e)支点位置 f)支点类型 第二章典型发动机 1.根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、涵道比等重要性能指标，指出各代涡喷、涡扇、军用涡扇发动机的性能指 标。 答：涡喷表2.1 涡扇表2.3 军用涡扇表2.2 2.al-31f发动机的主要结构特点是什么？在该机上采用了哪些先进技术？ 答：AL31-F结构特点：全钛进气机匣，23个导流叶片；钛合金风扇，高压压气机，转子级间电子束焊接；高压压气机三级可调静
子叶片九级环形燕尾榫头的工作叶片；环形燃烧室有28个双路离心式喷嘴，两个点火器，采用半导体电嘴；高压涡轮叶片不带冠，榫头处有减振器，低压涡轮叶片带冠；涡轮冷却系统采用了设置在外涵道中的空气-空气换热器，可使冷却空气降温125-210*c；加力燃烧室采用射流式点火方式，单晶体的涡轮工作叶片为此提供了强度保障；收敛-扩张型喷管由亚声速、超声速调节片及蜜蜂片各16式组成；排气方式为内、外涵道混合排气。 3.ALF502发动机是什么类型的发动机？它有哪些有点？ 答：ALF502，涡轮风扇。优点： ●单元体设计，易维修 ●长寿命、低成本 ●B/T高耗油率低 ●噪声小，排气中NOx量低于规定 第三章压气机 1.航空燃气涡轮发动机中，两种基本类型压气机的优缺点有哪些？ 答：（一）轴流压气机增压比高、效率高单位面积空气质量流量大，迎风阻力小，但是单级压比小，结构复杂； （二）离心式压气机结构简单、工作可靠、稳定工作范围较宽、单级压比高；但是迎风面积大，难于获得更高的总增压比。 2.轴流式压气机转子结构的三种基本类型是什么？指出各种转子结构的优缺点。 答 3.在盘鼓式转子中，恰当半径是什么？在什么情况下是盘加强鼓？ 答：（一）某一中间半径处，两者自由变形相等联成一体后相互没有约束，即无力的作用，这个半径称为恰当半径；（二）当轮盘的自由变形大于鼓筒的自由变形；实际变形处于两者自由变形之间，具体的数值视两者受力大小而定，对轮盘来说，变形减少了，周向应力也减小了；至于鼓筒来说，变形增大了，周向应力增大了。 4.对压气机转子结构设计的基本要求是什么？ 答：基本要求：在保证尺寸小、重量轻、结构简单、工艺性好的前提下，转子零、组件及其连接处应保证可靠的承受载荷和传力，具有良好的定心和平衡性、足够的刚性。 5.转子级间联结方法有哪些 答：转子间：1>不可拆卸，2>可拆卸，3>部分不可拆部分可拆的混合式。 6.转子结构的传扭方法有几种？答： a)不可拆卸：例，wp7靠径向销钉和配合摩擦力传递扭矩； b)可拆卸：例，D30ky端面圆弧齿传扭； c)混合式：al31f占全了；cfm56精制短螺栓。 7.如何区分盘鼓式转子和加强的盘式转子？ 答：P40 图3.6 _c\d 8.工作叶片主要由哪两部分组成 答：叶身、榫头（有些有凸台） 9.风扇叶片叶身凸台的作用是什么？ 答：减振凸台，通过摩擦减少振动，避免发生危险的共振或颤振。 10.叶片的榫头有哪几种基本形式？压气机常用哪一种？答： a)销钉式榫头； b)枞树型榫头；
核能利用与发展趋势 学校：东北农业大学 学院：工程学院 班级：机化1302 学号： 姓名：
核能利用与发展趋势 Unclear energy utilization and development trend 摘要核电是一种清洁、安全、技术成熟、供应能力强、能大规模应用的发电方式，目前，我国核电已由起步进入发展阶段，具有自主设计建造第一代核电的能力，我国已做出积极推进核电发展的重大决定，加快我国核电建设，提高核电在电力供给中的比重，这将有助于缓解电力增民与交通运输的矛盾，核能利用的发展前景将越来越广阔。 关键词核能利用前景核能发展核电 1.核电概述 核能的发展和利用是20世纪科技史上最杰出的成就之一。它通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc2，该方程式表明，质量和能量是等价的，其比例常数为光速的平方。在核能的利用中，核电厂的发展是相当迅速的，己被公认为是一种经济、安全、可靠、干净的能源，核动力技术在多数发达国家得到了巨大发展，也在很多发展中国家获得了广泛的认可。根据能源需求和能源生产结构，我国政府己制定了积极发展核电的方针，建设了秦山和大亚湾两大核电基地，中国核电建设的安全策略取得了成功。 2.核能发电 核能是原子核结构发生变化是释放出来的能量。目前人类利用核能主要有三种——重元素的原子核发生裂变和轻元素的原子核发生聚合反映时释放出来的核能或是原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程，它们分别为核裂变能、核聚变能和核衰变。核裂变能 核裂变，又称核分裂，是指由较重的原子，主要是指铀或钚，分裂成较轻的（原子序数较小的）原子的一种核反应形式。原子弹以及裂变核电站的能量来源都是核裂变。早期原子弹应用钚-239为原料制成。而铀-235裂变在核电厂最常见。 重核原子经中子撞击后，分裂成为两个较轻的原子，同时释放出数个中子。释放出的中子再去撞击其它的重核原子，从而形成链式反应而自发分裂。原子核裂变时除放出中子还会放出热，核电厂用以发电的能量即来源于此。 由于每次核裂变释放出的中子数量大于一个，因此若对链式反应不加以控制，同时发生的核裂变数目将在极短时间内以几何级数形式增长。若聚集在一起的重核原子足够
航空发动机产业链梳理专题报告：工业之巅，市场空间巨大 综述 1、航空发动机是当之无愧的工业之巅，核心机是发动机研制关键的一环 航空发动机是当今世界上最复杂的、多学科集成的工程机械系统之一，涉及气动热力学、燃烧学、传热学、结构力学、控制理论等众多领域，是技术密集、知识密集的高科技产品，对基础材料、加工工艺、装配工艺、基础试验等有着苛刻的要求，因而被誉为现代制造业“皇冠上的明珠”。核心机是发动机的心脏，核心机在发动机的研制成本中占比最大，研制周期（预研阶段）最长。 同时，核心机可以派生出很多不同系列发动机。 2、航发产业链：上游研发设计、中游分系统制造、下游整机制造 发动机的整机和系统制造是最关键的一步。发动机的核心技术及总装集成、客户销售、后续的发动机大修与零部件更换等环节都被整机制造商所控制，整机制造商负责整体设计，承担研发风险，利润也相对最高。叶片是航空发动机的最核心部件，它的制造占据了整个发动机制造30%以上的工作量。目前金属材料和先进复合材料是航空发动机叶片制造的两大类主要材料。动力控制系统从液压机械控制发展到全权限数字电子控制（FADEC）。
发动机状态监视和故障诊断系统归入发动机控制系统，并且防喘控制也越来越受到专家的关注。航空发动机的零部件有盘轴、风扇轴、涡轮盘、轴、整体叶盘/叶轮、涡轮机匣和风扇匣等，按毛坯提供方式可以分为锻造件、 铸造件和钣金件。高温合金一般应用于四大领域。新型的先进航空发动机中，高温合金用量占发动机总重量的40%-60%以上，主要用于燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘四大热端部件，此外还用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。。 3、军用航空发动机增量和存量市场空间巨大 军用航空发动机主要包括新增市场和存量维护保养市场。新增市场方面，我们预计未来十年军机航发增量市场为335.1 亿美元；存量维修和保养市场方面，航空发动机每运行一段时间(50-100 个小时)需要进行一次专检，检查易损 件和承力件以及油滤油泵的性能，飞行600-1000 小时再进行一次大修，更换部分易损承力部件，一般航空发动机整个生命周期大修次数为 3 次左右，航空发动机后续维修和保养费用较高，我们维修和保养费用价格为新机的 1.2 倍，未来十年军机航发存量市场为402.12 亿美元，增量和存量市场合计为737.22 亿美元。 1. 航空发动机：现代工业“皇冠上的明珠”，核心机是发动机研制关键 的一环 1.1 航空发动机三大特点 航空发动机是当今世界上最复杂的、多学科集成的工程机械系统之一，涉及气动热力学、燃烧学、传热学、结构力学、控制理论等众多领域，是技术密集、知识密集的高科技产品，对基础材料、加工工艺、装配工艺、基础试验等有着苛刻的要求，因而被誉为现代制造业“皇冠上的明珠”。目前，各种类型的航空发动机分别被广泛应用于不同飞行包线的固定翼飞机和直升机，是现代航空制造业的核心环节，可以说航空发动机的技术水平是推动航空器性能提升的核心因素。 航空发动机产业有以下特点：技术壁垒高、经济回报高、研制周期长。
先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势 一、轻量化、整体化新型冷却结构件制造技术1 整体叶盘制造技术整体叶盘是新一代航空发动机实现结构创新与 技术跨越的关键部件，通过将传统结构的叶片和轮盘设计成整体结构，省去传统连接方式采用的榫头、榫槽和锁紧装置，结构重量减轻、零件数减少，避免了榫头的气流损失，使发动机整体结构大为简化，推重比和可靠性明显提高。在第四代战斗机的动力装置推重比10 发动机F119 和EJ200上，风扇、压气机和涡轮采用整体叶盘结构，使发动机重量减轻20%~30%，效率提高5%~10%，零件数量减少50% 以上。目前，整体叶盘的制造方法主要有：电子束焊接法；扩散连接法；线性摩擦焊接法；五坐标数控铣削加工或电解加工法；锻接法；热等静压法等。在未来推重比15~20 的高性能发动机上，如欧洲未来推重比15~20 的发动机和美国的IHPTET 计划中的推重比20的发动机，将采用效果更好的SiC 陶瓷基复合材料或抗氧化的C/C 复合材料制造整体涡轮叶盘。2 整体叶环（无盘转子）制造技术如果将整体叶盘中的轮盘部分去掉，就成为整体叶环，零件的重量将进一步降低。在推重比15~20 高性能发动机上的压气机拟采用整体叶环，由于采用密度较小的复合材料制造，叶片减轻，可以直接固定在承力环上，从而取消了轮盘，使结构质量减轻70%。目前正
在研制的整体叶环是用连续单根碳化硅长纤维增强的钛基复合材料制造的。推重比15~20 高性能发动机，如美国XTX16/1A 变循环发动机的核心机第3、4 级压气机为整体叶环转子结构。该整体叶环转子及其间的隔环采用TiMC 金属基复合材料制造。英、法、德研制了TiMMC 叶环，用于改进EJ200的3级风扇、高压压气机和涡轮。3 大小叶片转子制造技术大小叶片转子技术是整体叶盘的特例，即在整体叶盘全弦长叶片通道后部中间增加一组分流小叶片，此分流小叶片具有大大提高轴流压气机叶片级增压比和减少气流引起的振动等特点，是使轴流压气机级增压比达到3 或3 以上的有发展潜力的技术。4 发动机机匣制造技术在新一代航空发动机上有很多机匣，如进气道机匣、外涵机匣、风扇机匣、压气机机匣、燃烧室机匣、涡轮机匣等，由于各机匣在发动机上的部位不同，其工作温度差别很大，各机匣的选材也不同，分别为树脂基复合材料、铁合金、高温合金。树脂基复合材料已广泛用于高性能发动机的低温部件，如F119 发动机的进气道机匣、外涵道筒体、中介机匣。至今成功应用的树脂基复合材料有PMR-15（热固性聚酰亚胺）及其发展型、Avimid（热固性聚酰亚胺）AFR700 等，最高耐热温度为290℃~371℃，2020 年前的目标是研制出在425℃温度下仍具有热稳定性的新型树脂基复合材料。树脂基复合材料构件的制造技术是集自动铺带技术（ATL）、自动纤维铺放
第一章概论 航空发动机可以分为活塞式发动机（小型发动机、直升飞机）和空气喷气发动机两大类型。P3 空气喷气发动机中又可分为带压气机的燃气涡轮发动机和不带压气机的冲压喷气发动机(构造简单，推力大，适合高速飞行。不能在静止状态及低速性能不好，适用于靶弹和巡航导弹)。涡轮发动机包括：涡轮喷气发动机WP，涡轮螺旋桨发动机WJ,涡轮风扇发动机WS,涡轮轴发动机WZ，涡轮桨扇发动机JS。在航空器上应用还有火箭发动机（燃料消耗率大，早期超声速实验飞机上用过，也曾在某些飞机上用作短时间的加速器）、脉冲喷气发动机（用于低速靶机和航模飞机）和航空电动机（适用于高空长航时的轻型飞机）。P4 燃气涡轮发动机是由进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等主要部件组成。 由压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮这三个部件组成的燃气发生器，它不断输出具有一定可用能量的燃气。涡桨发动机的螺桨、涡扇发动机的风扇和涡轴发动机的旋翼，它们的驱动力都来自燃气发生器。按燃气发生器出口燃气可用能量的利用方式不同，对燃气涡轮发动机进行分类：将燃气发生器获得的机械能全部自己用就是涡轮喷气发动机；将燃气发生器获得的机械能85%~90%用来带动螺旋桨，就是涡桨发动机；将获得的机械能的90%以上转换为轴功率输出，就是涡轮轴发动机；将小于50%的机械能输出带动风扇，就是小涵道比涡扇发动机（涵道比1:1)；将大于80%的机械能输出带动风扇，就是大涵道比涡轮风扇发动机（涵道比大于4:1）。P5 航空燃气涡轮发动机的主要性能参数：1.推力，我国用国际单位制N或dan,1daN=10N，美国和欧洲采用英制磅(Pd)，1Pd=0.4536Kg,俄罗斯/苏联采用工程制用Kg,1Kg=9.8N；2.推重比（功重比），推重比是推力重量比的简称，即发动机在海平面静止条件下最大推力与发动机重力之比，是无量纲单位。对活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机则用功重比（功率重量比的简称）表示，即发动机在海平面静止状态下的功率与发动机重力之比，KW/daN；3.耗油率，对于产生推力、的喷气发动机，表示1daN推力每小时所消耗的燃油量单位Kg/(daN·h),对于活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机来说，它表示1KW功率每小时所消耗的燃油量单位Kg/(kw·h)；4.增压比，压气机出口总压与进口总压之比，飞速较高增压比较低，低耗油率增压比较高；5.涡轮前燃气温度，是第一级涡轮导向器进口截面处燃气的总温，也有发动机用涡轮转子进口截面处总温表示，发动机技术水平高低的重要标志之一；6.涵道比，是涡扇发动机外涵道和内涵道的空气质量流量之比，又称流量比。涵道比小于1为小涵道比，大于4为大涵道比，大于1小于4为中涵道比，加力式涡扇发动机涵道比一般小于1，甚至0.2~0.3。P8~9 喷气时代（主流），服役战斗机发动机推重比从2提高到7~9，定型投入使用的达9~11，我国到8。民用大涵道比涡扇发动机的最大推力已超过50000daN 巡航耗油率从20世纪50年代涡喷发动机 1.0kg（daN·h)-1下降到0.55kg(daN·h)-1，噪声下降20dB,NO X下降45%。服役的直升飞机用涡轴发动机的功重比从2Kg/daN提高到4.6kW/daN~7.1kw/daN。发动机可靠性和耐久性倍增，军用发动机空中停车率一般为0.2/1000EFH~0.4/1000EFH（发动机飞行小时），民用发动机为0.002/1000EFH~0.02/1000EFH。战斗机发动机热端零件寿命达
航空发动机知识大全 飞行器发动机的主要功用是为飞行器提供推进动力或支持力，是飞行器的心脏。自从飞机问世以来的几十年中，发动机得到了迅速的发展，从早期的低速飞机上使用的活塞式发动机，到可以推动飞机以超音速飞行的喷气式发动机，还有运载火箭上可以在外太空工作的火箭发动机等，时至今日，飞行器发动机已经形成了一个种类繁多，用途各不相同的大家族。 飞行器发动机常见的分类原则有两种：按空气是否参加发动机工作和发动机产生推进动力的原理。按发动机是否须空气参加工作，飞行器发动机可分为两类，大约如下所示： 吸空气发动机简称吸气式发动机，它必须吸进空气作为燃料的氧化剂（助燃剂），所以不能到稠密大气层之外的空间工作，只能作为航空器的发动机。一般所说的航空发动机即指这类发动机。如根据吸气式发动机工作原理的不同，吸气式发动机又分为活塞式发动机、燃气涡轮发动机、冲压喷气式发动机和脉动喷气式发动机等。 火箭喷气式发动机是一种不依赖空气工作的发动机，航天器由于需要飞到大气层外，所以必须安装这种发动机。它也可用作航空器的助推动力。按形成喷气流动能的能源不同，火箭发动机又分为化学火箭发动机、电火箭发动机和核火箭发动机等。 按产生推进动力的原理不同，飞行器的发动机又可分为直接反作用力发动机、间接反作用力发动机两类。直接反作用力发动机是利用向后喷射高速气流，产生向前的反作用力来推进飞行器。直接反作用力发动机又叫喷气式发动机，这类发动机有涡轮喷气发动机、冲压喷气式发动机，脉动喷气式发动机，火箭喷气式发动机等。 间接反作用力发动机是由发动机带动飞机的螺旋桨、直升机的旋翼旋转对空气作功，使空气加速向后（向下）流动时，空气对螺旋桨（旋翼）产生反作用力来推进飞行器。这类发动机有活塞式发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨风扇发动机等。而涡轮风扇发动机则既有直接反作用力，也有间接反作用力，但常将其划归直接反作用力发动机一类，所以也称其为涡轮风扇喷气发动机。
核能的开发利用及对环境的污染 能源是人类社会和经济发展的保障性资源，同时能源问题也是世界性的问题。目前人类所使用的能源主要是化石能源，自19世纪70年年代产业革命以来，化石燃料的消费量急剧保持增长，90%以上的世界经济活动所需的能源都依靠化石能源提供，由于大量消耗，这类资源正趋于枯竭；同时化石燃料的大规模利用也带来了严重的环境污染，导致了温室效应和全球气候变暖等一系列环境问题。能源危机与环境危机日益紧迫，寻找新的清洁、安全、高效的能源是人类所面临的共同任务。 现代社会中，除了煤炭、石油、天然气、水力资源外，还有许多可利用的能源，如风能、太阳能、潮汐能、地热能等等，但是由于技术问题和开发成本等因素，这些能源很难在近期内实现大规模的工业生产和利用；而核能是一种经济、安全、可靠、清洁的能源，同各种化石能源相比起来，核能对环境和人类健康的危害更小，这些明显的优势使核能成为新世纪可以大规模使用的安全和经济的工业能源。从20世纪50年代以来，前苏联、美国、法国、德国、日本等发达国家建造了大量的核电站，由于核电具有巨大的发展潜能和广阔的利用前景，和平发展利用核能将成为未来较长一段时期内能源产业的发展方向。 一．核能发展的简单历程 人类对核能的现实利用始于战争。核能的战争用途在于通过原子弹的巨大威力损坏敌方人员和物资, 达到制胜或结束战争的目的, 目前人类对核能的开发利用主要是发展核电, 相对与其他能源, 核能具有明显的优势。核电站的开发与建设开始于20世纪50年代，1954年，前苏联建成电功率为5000kW 的实验性核电站；1957年，美国建成电功率为9万kW 的希平港原型核电站；这些成就证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把上述实验性和原型核电机组称为第一代核电机组。 20世纪60年代后期以来，在试验性和原型核电机组基础上，陆续建成电功率在30万kW 以上的压水堆、沸水堆、重水堆等核电机组，它们在进一步证明核能发电技术可行性的同时，使核电的经济性也得以证明：可与火电、水电相竞争。20世纪70年代，因石油涨价引发的能源危机促进了核电的发展，目前世界上商业运行的四百多座核电机组大部分是在这段时期建成的，称为第二代核电机组。 第三代核电设计开始于20世纪80年代，第三代核电站按照URD或EUR 文件或IAEA 推荐的新的安全法规设计，但其核电机组的能源转换系统（将核能转换为电能的系统）仍大量采用了第二代的成熟技术，预计一般能在2010年前进行商用建造。从核电发达国家的动向来看，第三代核电是当今国际上核电发展的主流。 与此同时，为了从更长远的核能的可持续性发展着想，以美国为首的一些工业发达国家已经联合起来组成“第四代国际核能论坛”（GIF），进行第四代核能利用系统的研究和开发。第四代是指安全性和经济性都更加优越，废物量极少，无需厂外应急，并具有防核扩散能力的核能利用系统，其目标是到2030 年后能进行商用建造。 二．核能的利用现状与核电的发展 1954年前苏联世界建成第一座发电功率为5000KW 的试验性核电站, 美国则在1957年12月建成了发电功率达90000KW的希平港压水堆核电站。20世纪60年代到70年代, 是世界各国经济快速发展时期, 电力需求也以十年翻一番的速度迅速增长, 此时, 核电的安全性和经济性得到验证, 相对于常规发电系统的优越性鲜明地显现出来, 给核电发展提供了一个广阔的市场。核电迅速实现了标准化、批量化的建设和发展。 国际原子能机构公布的一份报告显示, 立陶宛核能发电在全国发电总量中所占的比重接近80%, 这一比重在世界上是最高的。在世界主要工业大国中, 法国核电的比例高, 核电占国家总发电量的78%, 位居世界第二, 日本的核电比例为40%, 德国为33% , 韩国为30% , 美国为22% , 而我国仅为2%右, 发展空间很大。
2020年航空发动机行业分析报告 2020年2月
目录 一、我国航空发动机国产化势在必行，产业链各环节企业将迎来重大 发展机遇期 (5) 1、国家级基金战略扶持：预计2017年启动的国家级两机专项计划投入规模 6在3000亿以上 ........................................................................................................ 2、国家安全战略重要保障：两机是工业领域皇冠上的明珠，是国家安全的重 7要战略保障 .............................................................................................................. 3、产业链条足够长、市场空间足够大：预计未来10年全球两机市场规模将 达到6000亿美元，产业链各环节企业发展空间巨大 (8) 二、我国航空发动机产业发展现状及标的梳理 (12) 1、航空发动机产业发展特点：技术壁垒高、经济回报高、研制周期长 (12) （1）技术壁垒高 (12) （2）经济回报高 (13) （3）研制周期长、研制投入大 (13) 2、我国国产军用航空发动机发展现状 (14) （1）仿制和改进 (14) （2）部分自主设计 (15) （3）拥有自主知识产权 (15) 3、我国航空发动机等两机产业链标的梳理 (16) 三、两机产业链：全球维度看切入两机供应体系，国内维度看自主可 控加速技术与产品落地 (17) 1、航发动力：我国航空发动机制造龙头企业，整机制造处垄断地位 (18) 2、应流股份：两机叶片千亿美金赛道，从此有了中国制造 (19)
第70-80章： 发动机系统 名称 反推控制手柄 启动电门 发动机启动电门， 发动机点火选择电门 发动机附件装置(EAU)位置 中央操作台、推力手柄上 驾驶舱P5面板上 驾驶舱P5前顶板 在电气设备（EE）舱内 E3架上 主电子舱E3架上功能 提供反推的放出和收回的信号向发动机启动系统提供启动信号的输入…….. 启动电门选择启动模式，点火选择电门选择点火模式控制反推装置（T/R）自动再收入操作，帮助做反推装置控制系统的故障分析，控制驾驶舱内P5后舱顶板上的反推灯计算机存储每台发动机的振动值，提供帮助？发动机配平平衡操作的振动平衡？ 发动机主要的控制器，控制和监控容纳发动机滑油，从回油中清除空气，使你做滑油而检查和充加滑油系统冷却IDG滑油，同时加温发动机燃油供给发动机伺服系统和燃油系统的燃油
增压燃油 启动活门打开提供气压动力至起动机测量流至燃油总管和燃油喷嘴的燃油质量流量 提供一号轴承振动信号 AVM信号处理器 发动机电子控制组件(EEC) 滑油箱 IDG滑油冷却器 燃油滤压差电门 液压机械组件（HMU） 燃油泵 启动活门 燃油喷嘴油滤 燃油流量传感器 1号轴承振动传感器位置： 在风扇机匣 风扇机匣2:00钟位置 风扇机匣3:00位置 风扇机匣7:00位置 风扇机匣8:00钟位置 风扇机匣8:00钟位置
AGB的后面，在发动机风扇 机匣左侧08:00钟位置 风扇机匣上（9:00）高于起动机风扇机匣10:00钟位置 风扇机匣10:00钟位置 在发动机内部，接头在风扇机 匣上，发动机滑油箱后部，发 哦的那个叫铭牌的上面 风扇机匣的右侧下部 风扇框架上3:00钟位置 风扇框架6:00钟位置 点火激励器 风扇框架压气机机匣垂直振 动传感器（FFCCV） 防漏活门 VBV作动筒 VBV门 LPTCC活门提供高能电压到点火电嘴提供风扇框架压气机机匣垂直面的振动值 风扇框架后面在4: 00、"8:00钟VBV作动筒接受指令作动，带动摇臂作动VBV门，打开到指令位置风扇框架上一圈，12个
第二章典型发动机 1、根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、涵道比等重要性能指标，指出各代涡轮喷气、涡轮风扇、军用涡扇发动机的性能特征。 涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、军用涡扇发动机对比如下，以典型的三代发动机的性能指标加以对比，如下表所示： 通过分析比较，涡喷发动机随着技术的更新，新一代的发动机比上一代的发动机拥有高的增压比，推重比，涡轮燃气温度也有较大幅度的提高，特别是第三代发动机，整体性能有了大幅度的提升。 民用涡扇发动机的涵道比进一步增大，涡轮燃气温度也进一步升高，在不影响整体性能的情况下，采用了一系列措施降低了耗油率。
军用涡轮风扇发动机每一代的性能提高十分迅速，增压比，推重比，涡轮前燃气温度都有大幅度提高，而涵道比降低，耗油率也有较明显的下降。对于军用发动机来说，推重比的大幅提高提高了战机的机动性能，耗油率降低也相应的增大了载弹量，这些性能的提高均有利于空中作战. 2、АЛ—31Ф发动机的主要特点是什么？在该机上采用了哪些先进技术？ 主要特点： АЛ—31Ф发动机是苏—27的动力装置，其主要部件有低压压气机、中介机匣、高压压气机、环形燃烧室、双转子涡轮、射流式加力燃烧室、全状态可调拉瓦尔喷管和附件传动机匣等。其中压气机有13级，低压压气机4级，高压压气机9级；涡轮为双转子流反应式，高、低压涡轮各1级。高压转子为刚性连接，支承在两个支点上；打压转子由部分组成，各个部分之间用销钉连接，支撑在4个支点上。 先进技术： 进气匣为全钛结构，有23个可变弯度的进口导流叶片； 风扇和高压压气机才、广泛采用钛合金结构，转子的级间采用了电子束焊； 高压压气机有三级可调静子叶片，所有9级工作叶片均为环形燕尾形榫头； 环形燃烧室有28个双路离心式喷嘴，两个点火器，采用半导体电嘴； 高压压气机不带冠，榫头处带有减震器，低压涡轮叶片带冠； 涡轮冷却系统采用了设置在外涵道中的空气—空气换热器，可使冷却空气降温125~210℃，加强了冷却效果； 加力燃烧室采用射流式点火方式，单晶体的涡轮工作叶片为此提供了强度保障； 收敛—扩张喷管有亚音速、超音速调节片及密封片各16片组成； 排气方式为内、外涵道混合排气； 燃油控制系统为监控型电子控制，模拟式电子控制装置—综合调节器提供超限保护，提高了控制精度；发动机全流程几何通道控制系统和防喘系统使发动机稳定工作范围扩大，工作可靠性提高； 附件传动装置中游恒速传动装置。 3、ALF502发动机是什么类型的发动机？它有哪些优点？ ALF502发动机是为商用短程及支线客机发展的小推力级别高涵道比双子涡轮风扇发动机。 优点： 该发动机采用单元体设计，整台发动机由4个单元体组成，每个单元体在出厂前都经过平衡，可以直
什么是核能及核能的利用 关键字：核能利用、核能现状、核能发展、核能简介 引言 人类的一切活动都离不开能源，能源是发展工业、农业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要基础。1939 年原子核裂变的发现，开辟了核能利用的新时代.。特别是在能源结构从石油转入非油能源的新时期里，核能被认为是解决世界能源短缺的一种重要途径，可开发的核燃料资源所提供的裂变能、聚变能，可供人类大规模长时期的利用。核能具有独特的优越性，开发和利用新型的核能源是人类社会生存发展的必然趋势。近年来，大力发展核电是许多国家在研究本国能源现状和前景之后,所采取的一种比较普遍的基本政策。 1、核能简介 1.1核能的发现 核能的发现凝聚了众多科学家的智慧和汗水。1932年，英国物理学家查德威克发现了中子，为人类提供了打开核能利用大门的一把钥匙，1939 年，费米利用中子轰击铀发现反应能产生中等重量的元素，居里夫人的女儿伊伦·居里进行了类似的研究，但得到了不同的反应产物。德国科学家哈恩重复他们的实验，证实中子轰击铀能产生重量为铀一半的元素，并确定它是钡，他的进一步工作证实了伊伦·居里实验的产物是镧。接着，流亡瑞典的奥地利女科学家迈特纳提出了铀核裂变的概念,并指出裂变能放出能量。为了能持续地放出核能,匈牙利物理学家西拉德最先考虑了链式反应发生的可能性。1939 年约里奥·居里夫妇等人，通过实验发现一个铀核(U - 235)裂变会释放出2—3个中子,用实验证实了链式反应的可能性。1941年12月到1942年12月,费米领导一批物理学家在芝加哥大学斯塔克运动场的西看台下，成功地建造了世界上第一座原子核反应堆，发出了200W的电，解决了受控自持链式反应的众多技术问题，这标志着核能和平利用时代的到来【1】。 1.2核能的利用原理 核能，由于原子核内部结构发生变化而释放出的能量。其是通过转化其质量
航空发动机构造 课堂测试-1 1.航空发动机的研究和发展工作具有那些特点？ 技术难度大；周期长；费用高 2.简述航空燃气涡轮发动机的作用。 是现代飞机与直升机的主要动力（少数轻型、小型飞机和直升机采用航空活塞式发动机），为飞机提供推进力，为直升机提供转动旋翼的功率。 3.航空燃气涡轮发动机包括哪几类？民航发动机主要采用哪种？ 涡喷、涡桨、涡扇、涡轴、桨扇、齿扇等；涡扇。 4.高涵道比民用涡扇发动机的涵道比范围是多少？ 5-12 课堂测试-2 1．发动机吊舱包括（进气道）、（整流罩）和（尾喷管）等。 2．对于民用飞机来说，动力装置的安装位置应该考虑到以下几点： 不影响进气道的效率；排气远离机身；容易接近，便于维护 3．在现代民用飞机上，发动机在飞机上的安装布局常见的有（翼下安装）、（翼下吊装和垂直尾翼安装）和（机身尾部安装）。 4．发动机安装节分两种：（主安装节）与（辅助安装节）。前者传递轴向力、径向力、扭矩，后者传递径向力、扭矩。一般主安装节装于（温度较低，靠近转子止推轴承处的压气机或风扇机匣上）上，辅助安装节装于（涡轮或喷管的外壳上）上。 5．涡轮喷气发动机的进气道可分为（亚音速）进气道和（超音速）进气道两大类。我国民航主要使用亚音速飞机，其发动机的进气道大多采用（亚音速）进气道。 6．通常在涡轮喷气和涡轮风扇发动机上采用（热空气）防冰的方式，在涡轮螺旋桨发动机上采用（电加热）防冰，或是两种结合的方式。 7．对于涡轮螺旋桨发动机来说，需要防冰的部位有（进气道）、（桨叶）和（进气锥）。 8．为了对吊舱进行通风冷却，一般把吊舱分成不同区域，各区之间靠（防火墙）隔开，以阻挡火焰的传播。9．发动机防火系统包括（火情探测）、（火情警告）和（灭火）三部分。 课堂测试-3 1.现代涡轮喷气发动机由（进气道）、（压气机）、（燃烧室）、（涡轮）、（尾喷管）五大部件和附件传动装置 与附属系统所组成。 2.发动机工作时，在所有的零部件上都作用着各种负荷。根据这些负荷的性质可以分为（气动）、（质量） 和（温度）三种。 3.航空燃气涡轮发动机主轴承均采用（滚动）轴承，其中（滚棒轴承）仅承受径向载荷，（滚珠轴承）可承 受径向载荷与轴向载荷。 4.转子上的止推支点除承受转子的（轴向）负荷、（径向）负荷外，还决定了转子相对于机匣的（轴向）位 置。因此每个转子有（一）个止推支点，一般置于温度较（低）的地方。 5.压气机转子轴和涡轮转子轴由（联轴器）连接形成发动机转子，分为（柔性联轴器）和（刚性联轴器）。 其中（柔性联轴器）允许涡轮转子相对压气机转子轴线有一定的偏斜角。 6.结合图3.9，简述发动机的减荷措施有哪些？这些措施是否会减少发动机推力？ 减荷措施：
羈螃节螈袈螀螄GE通用电气航空发动机（英文）（中文）（英文）通用电气公司（简称GE公司）是一家多元化的科技、媒体和金融服务全球性公司，GE的产品和服务范围广阔，以多种经营和先进技术称雄世界。通用电气公司的历史可追溯到托马斯·爱迪生，他于1878年创立了爱迪生电灯公司。1892年，爱迪生通用电气公司和汤姆森－休斯顿电气公司合并，成立了通用电气公司，随后不断发展壮大，目前业务范围涵盖多重领域，旗下有消费者金融集团、商务融资集团、能源集团、医疗集团、基础设施集团、NBC环球、交通运输集团等11个业务集团：下面主要介绍GE在民用航空发动机方面的情况。涉及民用航空发动机的是GE交通运输集团，该集团由飞机发动机和轨道交通两部分业务组成，应用领域覆盖航空、铁路、海洋交通和公路。 GE公司虽然历史悠久，但GE是在1941年才开始进入航空发动机制造领域，依靠CF6系列发动机及合资CFMI生产的CFM56系列发动机两款非常成功的发动机奠定了其在航空发动机制造领域的领先地位。GE公司主要的涡轮风扇发动机产品有：CF6系列发动机： 1971推向市场的CF6发动机，属于高涵道比大推力涡轮风扇发动机，CF6系列发动机从最初的40000磅推力的CF6-6不断发展，稳步推进到72000磅推力的CF6-80E，CF6系列发动机相当成功，奠定了GE在航空发动机领域的地位，早期大型宽体客机几乎都选用CF6系列发动机，市场占有率是最大的，1971年投入使用，推力范围是40000磅～72000磅，供空客A300、A310、A330，波音B767、B747、MD11，道格拉斯DC10等大型民航飞机选装CF34系列发动机：前身是空军A-10攻击机等装备的TF34发动机，经过改进以适用于民航，延续其稳定、低噪音的特点，应用于支线运输机、中型公务飞机等。1983年投入使用，推力范围是9200磅～20000磅，是CRJ100/200/700、Challenger 601/604、EMBRAER 170/175/190/195、Dornier 728、ARJ21等小型民航飞机唯一可装的发动机。GE90系列发动机：结合了GE在过去成功的CF6发动机项目及GE在其它军事项目验证过的先进技术，GE投入20亿美元的巨资为新一代宽体飞机开始研制高可靠性、低油耗的动力---GE90。GE90发动机在1995正式推出应用于波音777飞机。GE90的风扇叶片是航空业内最大的叶片，由于采用了世界上压力比最大的压气机，使GE90的大型风扇叶片可低速运转，从而其噪声是同类型发动机最低的。GE90最新的衍生型发动机GE90-115B于2002底创造了127900磅的推力记录。，被称为“世界上最强劲的民用喷气发动机”。 GE90在1995年投入使用，推力范围是74000磅～115000磅，供波音B777飞机选装GEnx系列：是为新一代远程客机研制的发动机，联合了日本、意大利、比利时等五家航空发动机公司共同开发。结构以GE90发动机为基础，前风扇机匣和风扇叶片都采用复合材料，大大减轻重量，并采用了新一代的燃烧室，减少了废气的排放。预计2007年投入使用，推力范围是53000磅～72000磅，供波音B787、B747 Advanced、空客A350飞机选装 芁蚆芆羇薂羄袅罗尔斯·罗伊斯公司 袆肈膇肀肄蚇肇罗尔斯·罗伊斯公司（中文）罗尔斯·罗伊斯公司目前是世界第二大民用航空发动机公司和世界第二国防航空发动机公司，是全球船用推进系统和能源领域的主要供应商。1884年，亨利·罗伊斯先生创立了一个从事电气和机械方面业务的公司。1904年，他制造出了他的第一辆汽车，当年5月，罗伊斯先生与在伦敦从事高级汽车销售的查尔斯·罗尔斯先生相识。并达成协议，成立一个罗伊斯有限公司，该公司将生产一系列专供查尔斯·罗尔斯的公司销售的汽车，这些汽车的品牌被冠名为“罗尔斯·罗伊斯”。由于这些新的“罗尔斯·罗伊斯”汽车获得了巨大成功，1906年3月，罗尔斯·罗伊斯公司正式宣告成立。下面主要介绍罗尔斯·罗伊斯公司在民用航空发动机方面的情况。早在二战后期，罗尔斯·罗伊斯公司就放弃了活 塞式航空发动机的发展，开始了燃气涡轮发动机的发展，领先于其他发动机制造商，20世纪60年代末，随着宽体客机的出现，罗尔斯·罗伊斯公司为其研制涡扇发动机，几经曲折，研制生产的RB211系列、Trent系列涡扇发动机以其三转子的独特设计在航空发动机市场大受欢迎。 20世纪90年代是罗尔斯·罗伊斯公司发生巨变的十年。1990年，罗尔斯·罗伊斯公司与德国宝马（BMW）公司联合成立了一个合资公司，进行BR700系列发动机的发展。从1999年底开始，由于BMW集团重组，退出了飞机发动机行业，罗尔斯·罗伊斯公司全面控制了与宝马的合资公司，成为罗尔斯·罗伊斯德国公司。1995年，罗尔斯·罗伊斯公司收购了位于印第安纳州的艾利逊发动机公司（Allison Engine Company），艾利逊发