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论坛56航空制造技术·2008 年第13 期发展大型飞机对于保障国家安全，提升国家综合实力，改变经济发展模式，促进科技进步等都具有非常重要的作用。
研制和发展大型飞机，是国家工业、科技水平和综合实力的集中体现，对增强我国的综合实力和国际竞争力具有极为重要的意义。
大飞机的技术扩散率高达60%，开展大飞机研制能够带动新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破，拉动众多高技术产业的发展。
作为大型飞机的心脏——大型发动机，其研制的技术难度和投资的风险非常高。
我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和《“十一五”规划纲要》中已经把大型飞机列为重大专项工程，而且要求配装拥有自主知识产权的大涵道比涡扇发动机。
本文结合大飞机用发动机的特点对其关键制造技术作了初步探讨和分析，并对我国研制和生产大飞机用发动机提出了几点参考建议。
大飞机用发动机的性能特点所谓大飞机，是指起飞总重量超过100t 的运输类飞机，包括军用和民用大型运输机，也包括150座以上的干线客机。
大飞机的发动机应该具备高可靠性、长寿命、节能环保以及低成本运行等基本要求，在发动机的结构上，具有大涵道比、零件整体化、轻量化等特点并尽可能多地采用复合材料。
与军用战斗机发动机相比，大飞机用发动机的主要特点具体表现为：（1）安全可靠性高。
安全性主要指低的空中停车率（现已降至0.002～0.005次/1000飞行小时）。
为满足这一要求，大飞机用发动机普遍采用了较大的核心机尺寸和较低的涡轮前工作温度。
大型飞机用发动机的特点及关键制造技术Characteristics of Aeroengine for Large Aircraft and Its ManufacturingTechnology西安航空发动机（集团）有限公司马建宁西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室张定华王增强李山吴宝海国外的成功经验和先进制造技术的发展表明，我国大飞机用航空发动机的研制必须将专业的制造技术与信息技术、管理技术进行有机地结合，并将计算机技术综合应用于设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务等发动机研制的全过程。
航空发动机叶片关键技术发展现状分析航空发动机叶片是飞机发动机中的重要部件，直接影响着发动机的性能和效率。
随着航空业的不断发展和飞机的不断更新换代，航空发动机叶片的关键技术也在不断发展和完善。
本文将对航空发动机叶片关键技术的发展现状进行分析。
一、材料技术的发展航空发动机叶片的材料一直是制约其性能和寿命的关键因素。
随着材料技术的不断发展，新型材料的应用为航空发动机叶片的性能提升提供了更大空间。
目前，高强度、高温耐久性和抗疲劳性能极强的镍基、钛基、铝基高温合金已经成为航空发动机叶片的主流材料。
复合材料在航空发动机叶片中的应用也逐渐增加，其轻质、高强度和耐腐蚀性能使得航空发动机叶片在提高性能的同时减轻了重量。
二、设计优化技术的应用现代航空发动机叶片的设计优化技术已经实现了从传统的基于经验的造型设计向基于计算机辅助设计、计算流体力学模拟和多目标优化的智能化设计方法的转变。
通过结构和流体力学的综合优化设计，可以使得叶片的气动性能、强度和动力性能得到进一步提高，大大提高了航空发动机叶片的效率和使用寿命。
三、制造技术的进步航空发动机叶片的制造技术一直是航空业的重点研究领域之一。
随着3D 打印、精密铸造、精密锻造等新型制造技术的应用，航空发动机叶片的制造工艺得到了全面提升。
这些新型制造技术使得叶片的内部结构更加复杂，表面更加光滑，同时也提高了叶片的精密度和一致性。
由于新型制造技术可以在更短的时间内完成生产，使得航空发动机叶片的制造周期大大缩短，有利于提高产能和降低成本。
四、动态性能的研究航空发动机叶片在使用过程中会受到复杂的动载荷，如高速旋转、受热冷、气动载荷等，因此对叶片的动态性能研究非常重要。
目前，国内外对航空发动机叶片的动态性能研究已经取得了重要进展，包括模态分析、疲劳寿命预测、冲击响应等方面。
这些研究成果为提高航空发动机叶片的可靠性和寿命提供了重要的技术支持。
五、智能化监测技术的应用航空发动机叶片的状态监测一直是航空业的研究热点之一。
大涵道比涡扇发动机主要是指基本涵道比大于4的涡扇发动机设备，涡扇发动机设备自身具有推力大和耗油率低优点以及相关运行噪声小等优点，之后在此基础上在军用运输机方面和对应大型亚声飞机方面应用较为广泛。
军民用大涵道比涡扇发动机技术自身具体性通用性能较为强劲，高达70%的运行效率，其安全性要求、环保性要求、舒适性要求和经济性要求等远比民用干线客机要严格得多。
所以军民结合策略实施和相互扶持策略实施势在必行，因为军用大涵道比涡扇发动机设备自身数量较少，多数以较大军用运输机发动机设备以及民用改型模式为主，最为常见的几种类型包括CFM565C发动机设备和俄罗斯D-30KP发动机设备等。
1大型飞机发动机设备发展现状要点分析通过数次分析和调查可以看出，中国未来20年干线客机需要八百架左右，级别为150座级，加之不同用途的大型飞机，军民用大涵道比涡扇发动机设备所需数量为2750台，其价值为412亿美元，将其进行人民币换算，为3300亿人民币左右。
应该了解到，大涵道比涡扇发动机设备用途相对广泛且发展潜力巨大，大涵道比涡扇发动机设备的合理运用会带动我国经济发展和军事发展以及社会效益增长，之后在此基础上推动我国内部国民经济发展，并对科技进步和国防进步起到至关重要的作用。
经过我国飞机行业改革与创新，我国航空动力技术得到深度发展与完善，军用涡喷和小涵道比涡扇发动机应用均被推广，上述设备研制生产能力得到全面加强，并装备了近百种军民用飞机，其为民用航空事业发展和军用航空事业发展贡献出了宝贵力量。
需知，大型飞机发动机使用中，以大涵道比涡扇发动机为主，风扇技术研究工作和高压技术研究工作均被深刻探讨与研究，在航空推进技术验证策略方案支持下均取得可喜进展，逐步完成了设计定型太行发动机核心机为核心的大涵道比涡扇发动机设备调整机构建立，虽然如此，但与发达国家发动机科研水平相比仍旧存在较大差距，因为发动机技术基础相对较弱且关键技术突破性较小，无法满足现下飞机运行需求，并且多数实验设备和部件仍旧存在缺门现象，工程设计方面和使用经验方面上仍会遇到许许多多的研发困难。
战斗机发动机的研制现状和未来发展趋势2身份证：37142619870225****摘要：文章对我国战斗机发动机的研制历程、现状进行阐述，在此基础上指出战斗及发动机研制存在的障碍，以及突破障碍后，能够实现的发展趋势，以此为我国战斗机发动机事业的成熟做出贡献。
关键词：战斗机发动机；研制现状；发展趋势我国的战斗机发动机研制工作始于抗美援朝时期，经历了维护修理、测绘仿制、改进改型、自主研制等阶段，从无到有，从小到大，为中国航空航天事业的发展奠定了坚实的技术与产业基础。
一、战斗机发动机研制现状我国从1956年开始研制战斗机发动机至今，总量已经接近七万台，年产量在1000台以上。
包括涡扇、涡喷、涡桨、涡轴和活塞式发动机等。
从数量上已经基本满足了国产歼击机、强击机、轰炸机、运输机、教练机和直升机等航空装备需求。
2018年之后，战斗机发动机的研制转向了高科技、高性能，如“太行”系列大推力、推重比8一级涡扇发动机，这些型号具备了一定的量产能力。
从性能上看，自1970年代开始研发的战斗机发动机，在性能上有了很大的提升，在推重比上可以达到7. 0-8. 0，平均级增压比为 1. 3-1. 4,总增压比21-35，燃烧室温升为850-950K，高压涡轮单级落压比可达3. 5-4. 2,，涡轮进口温度达到1600-1750K, 加力温度达到2000-2100K。
这些参数以及随后不断进行的改善，都说明我国的战斗机发动机向着国际平均水平进发：F100-200→F100-220→F100-229→F100 -229A→F100-232……经过改进后的三代发动机战斗机在投入量产后，第四代发动机也随之而来。
第四代战斗机发动机需要满足超声速巡航、过失速机动、隐身、短距起飞垂直着陆、低寿命期费用、高可靠性等一系列要求，必须突破三代战斗机“多继承，少创新”的制作要求，参照美国F119发动机，第四代战斗机发动机的涵道比较小，在0. 2-0.4之间，增压比也有所提高，在26-35之间，涡轮进口温度为1850-2000K。
航空发动机叶片关键技术发展现状分析航空发动机叶片是航空发动机的核心部件之一，其性能直接影响着飞机的动力性能和燃油效率。
随着航空工业的快速发展，航空发动机叶片的关键技术也在不断地推陈出新，取得了一系列重要进展。
本文将从材料、制造工艺和设计优化三个方面对航空发动机叶片关键技术的发展现状进行分析。
一、材料技术的发展航空发动机叶片的材料要求具有高温、高强度、抗腐蚀和轻质化等特性。
在过去，镍基合金一直是航空发动机叶片的主要材料，但是随着飞行速度和工作温度的不断提高，传统的镍基合金已经无法满足航空发动机叶片的要求。
为了满足新一代航空发动机叶片对材料性能的需求，近年来，高温合金、陶瓷基复合材料、纳米材料等新材料相继应用到航空发动机叶片中。
高温合金因其具有良好的高温强度和抗氧化性能，成为了航空发动机叶片的主要材料。
陶瓷基复合材料由于其轻质、高温强度和抗腐蚀性等优点，也在航空发动机叶片中得到了广泛的应用。
纳米材料的应用也为航空发动机叶片的材料技术带来了新的突破。
纳米材料具有优异的力学性能和热学性能，能够显著提高航空发动机叶片的综合性能，使航空发动机在高温和高速条件下获得更好的工作表现。
二、制造工艺的发展航空发动机叶片的制造工艺一直是航空制造业的重要研究方向之一。
在过去，航空发动机叶片的制造主要采用锻造、铸造和精密加工等传统工艺，但这些工艺在生产效率、质量控制和成本方面存在一些问题。
为了满足航空发动机叶片对制造工艺的要求，现代制造技术日趋成熟，包括数控加工、激光熔化成形、超声波成形等先进制造技术逐渐应用到航空发动机叶片的制造中。
激光熔化成形技术能够直接将金属粉末熔化成所需形状的叶片，无需模具，制造成本低、效率高，且能够生产出复杂形状的叶片结构，因此备受关注。
超声波成形技术也能够将金属板材通过超声波振动成形成叶片，其制造过程简单、成本低廉，且能够实现一次成形，提高了叶片的制造效率和质量。
三、设计优化的发展航空发动机叶片的设计优化对于提高叶片的性能、降低燃油消耗和延长使用寿命具有重要意义。
自然辩证法看大型飞机发动机研制摘要：大型飞机发动机的研制是一个国家科学技术的综合体现。
自然辩证法是马克思主义哲学体系中的重要组成部分，是关于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然、改造自然的一般方法的科学理论体系。
本文以自然辩证的观点探讨了大型飞机发动机的研制和发展历程，运用自然辩证法的基本理论、基本方法，系统分析了大型飞机发动机关键技术的发展历史、现状和未来，并对其的发展趋势和做了探索性研究和预测，同时以哲学的观点阐述其发展的因果关系，揭示其事物发展的共性问题。
关键词：自然辩证法；大涵道比涡扇发动机；关键技术；综述1. 引言：哲学是世界观系统化和理论化的体系。
它研究了自然界、人类社会和人类思维的最一般的本质和规律。
自然辩证法研究的是人与自然界的关系，人们认识自然改造自然的一般规律，以及科学技术发生与发展的一般规律。
发动机是飞机的心脏，大涵道比涡扇发动机是自主研制大型飞机的关键，发动机技术不突破，就无法掌握大型飞机研制的主动权。
而民用航空发动机又是航空动力产业的重要支柱（国外民用发动机产值已达总产值的80%），不发展民用大涵道比涡扇发动机，就没有独立、完整、强大的航空动力产业和航空工业。
2. 自然辩证法的实践指导意义2.1 自然辩证法简介自然辩证法是马克思主义哲学体系中的重要组成部分，研究对象是自然界发展和科学技术发展的一般规律、人类认识和改造自然的一般方法以及科学技术在社会发展中的作用。
自然辩证法的创立与发展同哲学与科学技术的进步密切相关，是马克思主义关于科学、技术及其与社会关系的已有成果的概括和总结。
自然观是人们对自然界的根本看法或总的根本观点。
它既是世界观的重要组成部分，又是人们认识和改造自然的方法论。
自然观的形成和发展同自然科学的萌芽、产生与发展有密切的联系。
吸取了历史上自然观的精华，摒弃了旧自然观的糟粕，研究和认识自然界存在和演化的科学图景及自然界存在和演化的特征和规律，并研究和认识人与自然的辩证关系。
“航空发动机”文件文集目录一、航空发动机的发展前景二、航空发动机变循环三、航空发动机高温材料的研究现状及展望四、航空发动机整机振动控制技术分析五、航空发动机先进控制概念和高稳定性发动机控制系统研制六、航空发动机叶片轮盘系统振动特性及多场耦合力学特性研究航空发动机的发展前景随着全球航空业的快速发展，航空发动机作为飞机的核心部件，其性能和技术的不断提升已成为推动航空业不断进步的关键因素。
本文将从航空发动机的发展历程、未来趋势等方面探讨航空发动机的发展前景。
航空发动机的发展可以追溯到19世纪末期，当时航空发动机还处于萌芽阶段，功率和效率都很低。
随着科技的不断进步，航空发动机的技术得到了迅速发展，经历了活塞发动机、涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机等不同阶段。
活塞发动机是早期航空发动机的一种，其工作原理是利用汽缸中燃料的燃烧产生高压气体推动活塞运动，从而转化为飞机的动力。
然而，随着飞行速度的不断提高，活塞发动机的功率和效率逐渐无法满足需求，逐渐被更先进的涡轮喷气发动机所取代。
涡轮喷气发动机是一种将空气吸入后，通过高温高压的燃烧室将其加速到超音速状态，然后通过喷嘴高速喷出产生推力的发动机。
这种发动机具有较高的推进效率和速度，但同时也存在着噪音大、燃料消耗高等问题。
为了解决涡轮喷气发动机的不足，人们发明了涡轮风扇发动机。
这种发动机在涡轮喷气发动机的基础上增加了风扇，既增加了推力，又降低了噪音和燃料消耗。
目前，大部分民用飞机所使用的发动机都是涡轮风扇发动机。
随着科技的不断发展，航空发动机的未来发展将更加注重环保、节能和安全。
以下是一些可能的未来趋势：未来的航空发动机将会朝着更高推力和更低油耗的方向发展。
通过优化设计和新材料的应用，发动机的效率和性能将得到进一步提升，从而降低飞机的油耗和排放。
智能化技术将在航空发动机中得到广泛应用，例如通过传感器和计算机控制系统对发动机的工作状态进行实时监控和调整，以提高发动机的可靠性和使用寿命。
航空发动机叶片关键技术发展现状分析航空发动机叶片是飞机发动机中十分重要的零部件，直接影响着发动机的性能和效率。
随着航空业的不断发展，航空发动机叶片的关键技术也在不断突破和创新。
本文将对航空发动机叶片关键技术的发展现状进行分析，并探讨未来的发展趋势。
航空发动机叶片的材料技术一直是航空工业的研究热点之一。
由于航空发动机叶片在高温、高压和高速环境下工作，要求材料具有优异的耐热性、抗氧化性、强度和刚度。
目前，航空发动机叶片的材料主要包括镍基高温合金、钛合金和复合材料等。
镍基高温合金是发动机叶片材料的主要选择，其在高温环境下具有良好的热稳定性和抗氧化性能，能够满足发动机叶片的高温工作要求。
随着材料工艺和合金配方的不断优化，镍基高温合金的性能得到了全面提升，使得发动机叶片的工作温度得以提高，性能得到进一步提升。
钛合金在航空发动机叶片中也得到了广泛应用，其具有良好的强度和刚度，同时具有较轻的重量，能够有效降低叶片的质量，提高发动机的功率密度和燃油效率。
复合材料在航空发动机叶片中也具有较大的潜力。
其具有良好的抗热性、抗疲劳性和抗腐蚀性能，同时具有较轻的重量和优秀的设计自由度，能够满足叶片结构设计的多样化需求，在未来发展中应用前景广阔。
航空发动机叶片的制造技术是叶片制造的核心环节，直接影响着叶片的质量和性能。
目前，航空发动机叶片的制造技术主要包括精密铸造、数控加工、表面处理和热处理等环节。
精密铸造技术是航空发动机叶片制造的关键技术之一，其主要应用于镍基高温合金叶片的制造。
通过熔模铸造、真空熔炼和精密成型等工艺，可以实现叶片复杂结构和内部冷却通道的精密成型，保证叶片的内在质量和性能。
数控加工技术在航空发动机叶片的制造中也得到了广泛应用，通过数控铣削、数控车削和电火花加工等工艺，可以实现叶片表面和内部结构的高精度加工，保证叶片的几何精度和表面质量。
表面处理技术和热处理技术在航空发动机叶片的制造中也具有重要作用，能够有效提高叶片的表面硬度和耐热性，延长叶片的使用寿命。
第23卷第6期2008年6月航空动力学报Journal of Aerospace Pow erVol.23No.6J une 2008文章编号:100028055(2008)0620976205大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析刘大响1,金 捷2,彭友梅1,胡晓煜3(1.中国航空工业第一集团公司科技委,北京100012;2.北京航空航天大学航空发动机数值仿真研究中心,北京100083;3.中国航空工业第一集团公司发展研究中心,北京100012)摘 要:对军民用大涵道比涡扇发动机的现状和发展趋势等进行了阐述,从国家大型飞机工程的战略目标、大型飞机发动机的重要性和市场前景等方面,对我国大涵道比涡扇发动机的需求、现状和差距进行了初步分析,简要介绍了我国大涵道比涡扇发动机的总体方案,提出了发展我国大涵道比涡扇发动机的主要关键技术,并分别从大涵道比涡扇发动机、国际合作、材料工艺试验条件建设等方面,简要论述了关键技术解决途径与措施建议.关 键 词:大涵道比涡扇发动机;综述;需求分析;关键技术;措施途径中图分类号:V231 文献标识码:A收稿日期:2007208209;修订日期:2008204208作者简介:刘大响(1937-),男,湖南祁东人,教授、博导、工程院院士,主要研究方向:发动机发展战略、发动机总体、稳定性分析和评定、发动机数值仿真技术等.Summarization of development status and key technologiesfor large airplane enginesL IU Da 2xiang 1,J IN Jie 2,PEN G Y ou 2mei 1,HU Xiao 2yu 3(mittee of Science and Technology of China Aviation Indust ry Corporation I ,Beijing 100012,China ;2.Aeroengine Numerical Simulation Research Center ,Beijing University of Aeronautics and Ast ronautics ,Beijing 100083,China ;3.Develop ment and Research Center of China Aviation Indust ry Corporation I ,Beijing 100012,China )Abstract :The develop ment stat us and trends of military and civil high bypass pressure ratio (BPR )t urbofan engines for large airplanes has been summarized in t he paper.In t he as 2pect s of st rategical goals ,importance and marketing foreground of t he high BPR t urbofan engines for national large airplanes engineering in China ,t he requirement s ,stat us and gap s of high BPR t urbofan engines in China have been analysis briefly as well as t he int roduction of t he overall engine scheme for t he high BPR t urbofan engines wit h t he main key technolo 2gies for t he engines.In terms of military and civil high BPR t urbofan engines technologies ,international cooperation ,materials and techniques and test facilities ,some suggestion and app roach have been discussed for t he technical challenges wit h t he develop ment of high BPR t urbofan engines in China.K ey w ords :highbypass pressure ratio (BPR )t urbofan engine ;summarization ;requirement s ;key technologies ;app roach 第6期刘大响等:大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析1 国外大涵道比涡扇发动机发展概况大涵道比涡扇发动机是指涵道比大于4的涡扇发动机,它具有推力大、耗油率低和噪声小等优点,广泛用于军民用运输机和其他大型亚声速飞机.经过30多年的发展,大涵道比涡扇发动机的性能、可靠性、耐久性、经济性和环保水平等方面都有很大进步.与早期的涡喷发动机相比,发动机的噪声降低了20dB,推力增加了100倍,耗油率减少了50%.目前,大涵道比涡扇发动机的最大推力已超过50000daN,发动机的空中停车率从每1000飞行小时1次下降到0.002～0.005次左右,返修率达到每1000飞行小时0.06～0.01次,航班准点率达到99.95%～99.98%.发动机在飞机上不拆换的工作时间达到16000h,最长超过40000h[1],发动机的噪声强度和污染物排放分别降低了75%和80%.在民用大涵道比涡扇发动机市场上,150座级干线客机的发动机是主流产品.据预测,未来20年,世界150座级干线客机至少需要25000台发动机,大约占民用发动机市场的73%[2].目前典型的150座级干线客机用大涵道比涡扇发动机是CFM国际公司的CFM56发动机和IA E公司的V2500发动机.其中,CFM56系列发动机占据150座级干线客机发动机市场的78%,该发动机不仅是B737飞机的唯一动力,而且赢得新型A320飞机一半以上的发动机订货,目前已经交付使用的CFM56发动机超过15600台.V2500发动机占据150座级干线客机20%左右的市场份额,主要用于A320、A321和MD290客机.关于此类发动机今后的发展,CFM国际公司在1998-2004年实施了Tech56计划[3],目标是燃油消耗率降低4%～8%,拥有成本和维护成本降低15%～20%,NO X排放比目前ICAO标准低40%～50%,噪声比FAR36第三阶段低20dB.该计划发展的技术包括:金属材料空心风扇叶片、压比15的6级高压压气机、双环腔预旋流燃烧室(TA PS)、锯齿型喷管(降噪3dB)、低成本控制系统等.2007年,这些技术将用于生产型的CFM562 5B/7B发动机.2004年底,CFM国际公司又开始实施L EA P56(前沿航空推进)计划[4],专门研究下一代150座级干线客机所需的发动机技术.该计划的目标是在目前CFM5625B/7B的基础上,燃油消耗率降低10%～15%,维护成本降低15%～25%,机上寿命延长25%,污染物(特别是NO X)排放降低50%,噪声比FA R36第四阶段的标准低15dB.从1990年开始,普・惠公司与M TU、菲亚特、Avio和Volvo等联合发展下一代150座级干线客机所需的齿轮传动涡扇发动机PW8000[5],目标是使发动机的耗油率比目前的水平低11%～12%,噪声比第三阶段的要求低30dB,维修费和使用费分别降低30%和10%.发动机推力为111～156 kN,压气机总增压比40,风扇直径1.93m.另外,英国罗罗公司和俄罗斯的一些机构也都在积极发展下一代150座级干线客机的发动机技术.军民用大涵道比涡扇发动机技术的通用性很强(达70%),但是在安全可靠性、环保要求、舒适性、经济性和适航取证方面,民用干线客机发动机比军用运输机发动机要求更高、更严格,研制难度更大.因此,军民结合、互相支持是世界通行的发展途径.由于军用大涵道比涡扇发动机数量不大,很多大型军用运输机发动机就直接是民用发动机的改型,典型的机种包括CFM5625C发动机和俄罗斯的D230KP发动机等.2 我国大涵道比涡扇发动机的需求与现状2.1 需求分析研制大型飞机及其发动机是党中央、国务院在新世纪做出的具有重大战略意义的决策.在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和“十一五”规划纲要中,国家已经把大型飞机列为重大专项工程,而且要求最终配装具有自主知识产权的大涵道比涡扇发动机,包括军民用两型大型飞机发动机,这是必须实现的国家战略目标.发动机是飞机的心脏,大涵道比涡扇发动机是自主研制大型飞机的关键,发动机技术不突破,就无法掌握大型飞机研制的主动权.而民用航空发动机又是航空动力产业的重要支柱(国外民用发动机产值已达总产值的80%),不发展民用大涵道比涡扇发动机,就没有独立、完整、强大的航空动力产业和航空工业.据有关部门预测,我国未来20年,仅150座级干线客机就需要800架左右,加上其他用途的大型飞机,共需军民用大涵道比涡扇发动机约2750台,总价值达412亿美元,折合人民币3300亿元左右.大涵道比涡扇发动机用途广泛、市场巨大,经济、军事、社会效益显著,对国民经济发展、国防建设和科技进步具有重大推动作用和战略意义.779航 空 动 力 学 报第23卷2.2 发展现状与差距经过多年发展,我国在航空动力技术领域取得了一些成绩,在军用涡喷和小涵道比涡扇发动机方面已具有一定的研制生产能力,研制生产了数十个型号、6万多台各类航空发动机,装备了几十种军民用飞机,为空军装备建设和民用航空事业的发展做出了自己的贡献.在大型飞机使用的大涵道比涡扇发动机方面,对风扇/增压级、高压压气机等关键技术开展了初步研究,并在航空推进技术验证计划支持下,建立了以设计定型的太行发动机核心机为基础的大涵道比涡扇发动机整机验证平台.但与国际先进水平相比差距仍然较大,技术基础相对薄弱,大量关键技术尚未突破和掌握,部分试验设备还存在缺门,工程设计和使用经验缺乏,自行独立研发还有较大困难.3 我国大涵道比涡扇发动机关键技术分析3.1 军用大涵道比涡扇发动机总体方案根据大型军用运输机及特种大型飞机的使用要求,在已设计定型的太行发动机核心机的基础上,利用航空推进技术验证计划构建的大涵道比涡扇发动机验证平台,对高压压气机叶片进行全三维改进设计,改善核心机性能;同时改进设计风扇/增压级,匹配设计低压涡轮,采用全权限数字电子控制系统.该发动机主要技术指标与正在服役的CFM56发动机相当,与现役俄制D230KP发动机相比明显提高,在同等条件下,将使大型军用运输机航程增加10%以上,具有一定的先进性,可满足我国大型军用运输机对动力装置的需求. 3.2 民用大涵道比涡扇发动机总体方案突破关键技术,提高自主研发能力.以137.2 kN推力级的下一代先进民用大涵道比涡扇发动机为背景,通过预先研究和国际合作,完成部件、系统、核心机和验证机的设计、加工和试验,突破民用大涵道比涡扇发动机关键技术,基本具备自主研发能力.在验证机的基础上,根据市场和飞机需求,研制出具有自主知识产权和市场竞争力的大涵道比民用涡扇发动机,满足我国干线客机发展对动力的需求,进入市场,逐步形成产业.主要技术指标:起飞推力137.2kN;巡航耗油率:不大于0.572kg/(daN・h)(H=11km,M a= 0.8);噪声、有害物排放水平满足当时的适航标准;寿命、可靠性、可维护性等综合性能水平优于现役CFM56发动机,与其后继机的水平相当.3.3 大涵道比涡扇发动机关键技术3.3.1 主要设计关键技术对于军民用大涵道比涡扇发动机而言,除环保、寿命和经济性等指标外,其他的主要设计技术是相同的,包括总体、部件、系统、整机、仿真等,因此将其关键技术合并研究,主要有:大涵道比发动机总体方案设计技术(含飞发一体化和经济性分析);民用发动机适航技术;大涵道比风扇/增压级设计技术;高效高级压比压气机设计技术;低排放、长寿命燃烧室设计技术;高性能长寿命高、低压涡轮设计技术;发动机短舱及反推力装置设计技术;核心机设计技术;验证机设计技术;整机/部件综合数值仿真技术;大涵道比涡扇发动机数控系统设计技术;低噪声设计技术;长寿命、高可靠性和可维护性设计技术;轴承和传动润滑系统设计技术;故障诊断和监控技术;涡轮主动间隙控制技术;辅助动力装置(A PU)设计技术.3.3.2 材料、工艺技术军用大涵道比涡扇发动机主要采用现有成熟材料和工艺,但在部分关键零部件(如大型风扇叶片、机匣等)的制造上仍有其特殊要求,需要进行攻关.民用大涵道比涡扇发动机由于技术指标要求更高,满足适航取证的要求也更多,需要采用更多的新材料和新工艺,才能达到设计要求.军民用大涵道比涡扇发动机研制中需要攻关的主要材料工艺项目包括:大型宽弦风扇空心叶片(钛合金或复合材料)制造技术;大型钛合金中介机匣铸造、焊接和制造技术;钛合金整体叶盘/叶环制造及修复技术;复合材料包容环制造技术;风扇盘圆弧型榫槽加工技术;三维弯扭多联组合涡轮导向叶片精铸技术;定向凝固带冠大展弦比低压涡轮叶片精铸技术;风扇转子和发动机本机平衡技术;风扇机匣涂层本机加工技术;高温钛合金材料工程化与制造工艺;镍基高温合金整体叶盘低成本制造技术;低成本燃烧室机匣整体铸造技术;火焰筒浮动壁材料与制造技术;高压涡轮动叶及导叶用涂层及其涂覆工艺;单晶涡轮叶片低成本材料、铸造以及打孔工艺;涡轮导叶低成本材料、铸造以及打孔工艺;粉末轮盘制粉、锻造工艺以及缺陷检测.3.3.3 试验、测试技术大涵道比涡扇发动机与军用小涵道比涡扇发动机相比,除了因为尺寸、流量、推力的增加,而需要对现有试验设备和技术进行完善改进外,由于879 第6期刘大响等:大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析大涵道比涡扇发动机、尤其是民用大涵道比涡扇发动机,为了满足适航条例的要求,需要进行大量的特殊的适航试验,如吞咽试验、包容试验、环境试验等.因此,在加紧建设相关的缺门试验设备的同时,还需对大涵道比涡扇发动机所需的特殊试验技术进行研究,并发展相应的试验方法和规范.主要包括:整机试验与调试技术;发动机反推力试车技术;发动机投鸟试验技术;发动机吞水、吞冰、吞砂试验技术;发动机侧风、逆风试验技术;发动机噪声场测量技术;风扇叶片包容试验技术;部件和整机寿命和可靠性试验技术.4 关键技术解决途径与措施建议4.1 军用大涵道比涡扇发动机通过型号验证机研制、原型机研制和科研试飞、定型批研制和设计定型、生产定型及批量使用等几个发展阶段,充分继承了定型发动机的核心机、滑油系统和控制系统的部分附件,继承性较高,研制风险小,可降低研制成本、缩短研制周期.4.2 民用大涵道比涡扇发动机尽快组织实施先进民用大涵道比涡扇发动机关键技术研究计划,利用10年左右时间,结合国际合作,通过部件/系统/核心机/验证机研制,突破和掌握关键技术,夯实技术基础,提高自主创新能力.然后,在验证机的基础上进一步研发出具有自主知识产权和当代水平的、取得适航证进入市场的民用大涵道比涡扇发动机.4.2.1 关键技术攻关和验证机研制1)发动机总体方案设计和部件设计、加工和试验.完成发动机总体方案设计和性能分析计算、整机/部件气动热力性能数值仿真分析、发动机方案草图设计和选材方案、各部件和系统的设计技术指标和参数要求;完成总体/部件/系统试验件设计和试验、部件强度寿命设计分析、选材和关键加工工艺设计、部件/系统综合数值仿真分析、辅助动力装置设计和试验等.2)核心机和验证机的工程设计、加工和试验验证.完成核心机和验证机的工程设计和加工、核心机的地面模拟试验、验证机地面台架性能调整试验、地面台架持久试验、高空台巡航状态性能模拟试验(H=11km,M a=0.8)以及部分适航性标准试验(如噪声、低污染排放等).4.2.2 原型机研制和适航取证在第一阶段验证机高空台性能达标的基础上,针对我国干线客机发动机的具体要求,完成原型机的研制,取得型号合格证、生产许可证和适航证. 4.3 积极开展国际合作我国航空动力行业与世界先进水平相比,差距仍然较大,尤其在大涵道比涡扇发动机技术方面,基础十分薄弱,缺乏技术储备,大量关键技术尚未突破和掌握,没有工程经验,材料、工艺差距更大,试验设备不配套,缺乏高水平的人才,短期内完全自行研发出先进大涵道比涡扇发动机有很大困难.为此,必须强化基础、自主创新,又要改革开放、借助外力,积极开展国际合作.同时,也应看到,国际合作发展民用航空发动机已成为当今世界的一大潮流.为了筹措资金、技术互补、减少风险、扩大市场,即使实力超群的大国公司也在奉行合作开发的道路,表示了开展合作的意向.尽管仍然存在着多种矛盾和风险,但和平开放的国际环境毕竟为开展大涵道比涡扇发动机的国际合作提供了比较有利的条件.多年的实践证明,与俄罗斯开展技术合作,能够学到大部分关键设计技术,这是与西方国家合作所做不到的,而且俄罗斯也已经表现出与我合作的强烈意愿,所以在开展关键技术研究和验证机研制中,重点要抓紧对俄合作的工作.同时,也通过各种方式加强与西方的已有合作,并不断探索新的合作途径,通过与西方的商业合作加快型号产品的开发,尽快进入国际市场.4.4 加强材料、工艺、试验等基础条件建设有关材料、工艺是大涵道比涡扇发动机的关键技术之一,必须尽早安排计划,攻关研究,加以突破.大涵道比涡扇发动机的研制需要特殊的加工和试验手段,必须在现有基础上,根据军民结合的原则,尽快进行补充和完善.如:野外试车台、环境试车台、2号高空舱、快速反应科研试制力量等.5 结 论航空要振兴,动力须先行.大型飞机列为国家重大专项工程,是一次难得的历史发展机遇.我们一定要抓住机遇,迎难而上,不辜负国家的信任和人民的期望,发愤图强,团结拼搏,坚决把我国的大型飞机用大涵道比涡轮风扇发动机搞出来,为国产大飞机提供一颗健康、强劲的“中国心”.参考文献:[1] 方昌德.世界航空发动机手册[M].北京:航空工业出版979航 空 动 力 学 报第23卷社,1996.[2] Gastineau Z D.Turbine engine performance improvement sa proactive approach[R ].ASME 220012GT 237,2001.[3] Seidel J A.NASA aeropropulsion research :looking for 2ward [R 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