中国航空发动机最新进展

车辆与动力工程　南方农机　２０１５．１０　４３　

航空发动机原理及进展研究　

周　贺。张志轩　

（中国兽医药品监察所，北京１０００８１）　

摘要：作为飞机的核心动力装置，航空发动机为飞机提供推力或拉力，以克服飞机飞行时的惯性和空气阻力，决定了飞机的运　

载能力、航程长短和可靠性等关键性能，被誉为“飞机的心脏”、“工业之花”。笔者结合几款典型的航空发动机介绍了航空发动机　

的工作原理、发展历史和未来趋势。　

关键词：航空发动机：活塞式航空发动机：燃气涡轮发动机：新兴航空发动机　

中图分类号：Ｖ２３１．３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７２—３８７２（２０ｉ５）１０－００４３－０３　

航空发动机作为飞机最重要的部件，不仅仅是飞机　

飞行的动力，同时也是航空事业发展的推动力。　

１　历史回顾　

１．１初代航空发动机　

１９０３莱特兄弟发明了人类的首架飞机“飞行者一　号”，飞机上安装的动力源是莱特兄弟改装的一台四缸、　

水平直列式水冷发动机，这台使初代飞行器成功试飞的　

活塞发动机是航空历史上的初代航空发动机“　。这台发　

动机只有８．９５ｋＷ的功率，重量达到了８１ｋｇ，功重比仅　

为０．１　ｌｋＷ／ｄａＮ，与后来的航空发动机差距很大，水冷的　

冷却方式也造成了发动机体积和重量的增大，冷却效果　

不能与现代的气冷同日而语。　１．２活塞式发动机时代　

二次世界大战结束时，航空发动机的发展进入了活　

塞式发动机时期。活塞式发动机最初成熟的运用于汽　

车，当飞机出现时便运用到飞机上。在战争的推动之下，　

航空发动机快速发展，不停地改进以适应战斗机的各种　需求，为后来民用飞机所用的航空发动机技术打下了坚　

实的基础－ｚ］。　１．３燃气涡轮发动机时代　

二战结束至今，航空发动机进入了燃气涡轮发动机　

时代。在５０年代初的朝鲜战场上空，两种当时最先进　

的喷气式战斗机——苏联制造的米格１５与美国制造的　Ｆ８６展开了空战，成为了燃气涡轮发动机时代的代表作。　

１９３７年７月英国的惠特尔研制成功离心式涡轮喷气发动　

1.航空发动机产业概说

1.1航空发动机的分类

航空发动机的主要功用是为飞机供给推进动力或支持力，是飞机的心脏。

1.2航空发动机产业的成长历程

航空发动机自问世以来，其研发技能成长迅速，从活塞发动机、涡轮螺旋引擎发动机、离心式涡轮喷气式航空发动机成长到今朝的涡轮风扇发动机。

1.2.1活塞式发动机时期

早期液冷发动机居主导地位，由于飞机的飞行速度较小，气冷发动机冷却坚苦。为了冷却，发动机裸露在外，阻力又较大。因此，大大都飞机出格是战斗机接纳的是液冷式发动机。从20世纪20年代中期开始，气冷发动机成长迅速，但液冷发动机仍有一席之地。在整流罩解决了阻力和冷却问题后，气冷星型发动机由于有刚性大，重量轻，靠患上住性、维修性和生存性好，功率增加潜力大等长处而获患上迅速度完成长,并开始在大型轰炸机、运输机和对地进犯机较早一代替液冷发动机。

1.2.2燃气涡轮发动机时期

第二个时期从第二次世界大战结束直到现在。60年来，航空燃气涡轮发动机代替了活塞式发动机，开创了喷气时代，居航空动力的主导地位。

熬头代是单转子亚音速喷气式航空发动机。这一代发动机大大都在20世纪30～40年代研制，40年代末50年代初投入使用。有代表性的机种有：usa的J47(TG-190)、前苏联的VK-1和法国的阿塔(Atar)发动机。

第二代是超声速涡喷出来动机。这些发动机在熬头代发动机的基础上有了很多立异，大都在50年代研制。代表机种有：usa的J79和前苏联的R11-300R。

第三代是超声速涡扇发动机。这一代发动机的研制始于60年代，用其装配的飞机都是高性能超声速战斗机。代表机种有：usa的F404和F100、前苏联的AL31F和RD33、英国的RB199和法国的M88-2。

第四代是先进技能涡扇发动机。这一代从80年代中期开始成长，今朝仍处于研制阶段。代表机种有：usa的F119、前苏联的AL-41F和英国的EJ200。

2.航空发动机制造产业阐发

★航空工业论坛★　

中国民用航空发动机　

维修产业发展趋势分析　

田跃新贺宏斌　

３５％，航线维护占２２％，部件占２１％，大修占　

民用航空发动机维修市场前景分析　１４％，改装占８％。那么，按照９．４％的中国航空维　

修市场增长率和发动机占３５％的固定比率来计　

１．世界民航发动机维修市场前景分析。　算，２０１０年、２０１５年和２０２０年航空发动机维修　

全球航空维修市场非常乐观。航空发动机维　市值分别达到１０．５４亿美元、１６．５２亿美元和　

修将以更快的速度发展。按照美国ＴｅａｍＳＡＩ咨询　２５．８８亿美元（见下页图１）。无疑，中国航空发动　

公司预测，２０１２年全球航空维修市场价值达５１８　机维修市场的前景将十分地诱人。　

亿美元，２０１７年达到６２９亿美元。其中２００７年世　

界航空发动机维修市场达１７１亿美元，占世界航　航空发动机维修产业供给能力分析　

空维修市场的４２％。航空发动机维修市场将在今　

后１０年内每年增长率为４．５％一４．７％，２０１２年达　１．中国航空发动机维修市场供需双方存在结　

到２１６亿美元，２０１７年达到２６９亿美元。　构上失调。　

２．中国民航发动机维修市场前景分析。　截至２００６年年底，经ＣＡＡＣ批准认可的运　

在亚太地区Ｉ＿目前机队年轻且维修人力成本　输类航空器的国外发动机维修厂家中．以ＣＦＭ５６　

较低。随着未来机队的扩大以及原有机队的老龄　系列型发动机的维修厂家最多（见表１）。从整个　

化，亚太地区维修市场需求势必会更快速增长。　统计数据看，国外维修厂家基本能覆盖国内航空　

据预测，２０１５年以前，亚太地区的维修市场将以　公司的发动机型号，但ＣＦＭ５６系列、Ｖ２５００系　

每年５．１％的速度增长，而中国的发展速度达到　列、ＰＷ４０００系列和ＲＢ２１１系列发动机相对于国　

９．４％。在整个航空维修市场中，航空发动机占　内在册发动机数量又显得不足，Ｔｒｅｎｔ　５００／７００系　

表１　运输类航空器国外维修单位统计（按发动机型号）　

航空发动机研究的新进展

随着科技的不断发展，航空行业成为人们出行的主要选择之一。然而，航空发动机作为飞行的引擎，一直是制约其飞行安全和性能的重要因素。为了提升航空发动机的性能和安全性，科研人员们一直在探索新的研究方向和技术手段。本文将从三个方面探讨航空发动机研究的新进展。

一、材料研究

材料的研究是航空发动机研究的重要方向。传统的航空发动机使用的材料大多数是钛合金、高温合金和陶瓷等。这些材料虽然具有较高的可靠性和使用寿命，但是也存在诸多的不足。例如，钛合金材料具有较高的成本，高温合金容易疲劳和氧化，陶瓷材料容易发生裂纹。因此，科研人员们在不断地尝试新型材料的研究和应用。

目前，碳纤维复合材料已成为航空发动机材料研究的新趋势。这种材料具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，尤其适用于制造高温部件。除了碳纤维复合材料外，科研人员们还在研究新型的金属材料和陶瓷材料，以期为航空发动机的性能提升提供更好的材料选择。

二、新技术研究

随着高科技的发展，航空发动机技术也得到了极大的提升。在现代航空发动机中，许多先进技术得到了广泛应用。例如，风扇增压技术、燃气轮机技术、航空电子技术等都为航空发动机的性能提升和安全保障提供了重要保障。

其中，风扇增压技术是航空发动机研究的一项重要成果。这项技术通过在风扇和燃烧室之间安装增压器，提高了空气的压力和温度，进而提升了发动机的推力。此外，航空电子技术的应用也为航空发动机研究提供了新的思路和技术手段。例如，智能化控制系统的研究和应用，可以实现对发动机的精准控制，提高发动机的燃烧效率和可靠性。

三、环保与节能研究

环保与节能是当今社会的焦点话题。在航空发动机研究中，环保和节能也成为科研人员们关注的重点。为了减少航空发动机对环境的污染和降低航班的能耗，科研人员们不断进行相关研究。

在环保研究方面，科研人员们主要关注航空发动机的废气处理。为了减少航空发动机的废气排放，科研人员们不断寻求新型的排放控制技术和材料。目前，低NOx（氮氧化物）燃烧技术已经被普遍应用于航空发动机中，从而减少了航班对大气环境的污染。