大飞机发动机关键制造技术

航空发动机开发制造方案一、实施背景随着中国航空工业的快速发展，航空发动机作为核心部件，却成为了制约整个产业进一步升级的瓶颈。

长期以来，中国航空发动机产业在设计与制造上，主要依赖国外技术，这不仅限制了产业发展，也削弱了国际竞争力。

为此，开展以自主创新为主导的产业结构改革与开发制造方案，对中国航空工业具有重大意义。

二、工作原理1.设计理念：采用国际先进的设计理念，结合超高温、超高压、高强度等极限环境的特点，将航空发动机的性能、寿命和可靠性提升至新的水平。

2.材料选择：选用具有优异耐热、耐腐蚀、抗疲劳性能的高温合金和新型复合材料。

3.制造工艺：采用先进的增材制造、精密铸造、热处理等工艺，确保零部件的制造精度和性能。

4.控制系统：引入先进的控制系统，实现航空发动机工作状态的实时监控与自动调节。

三、实施计划步骤1.研发团队建设：成立由国内顶级专家组成的研发团队，同时与高校和研究机构建立紧密合作关系。

2.技术引进与吸收：通过国际合作，引进先进的设计与制造技术，并进行消化吸收。

3.产品开发：结合中国实际需求，进行航空发动机的开发设计。

4.试验验证：进行严格的地面与空中试验，确保发动机的性能与可靠性达到预期目标。

5.产业化与市场化：推动航空发动机的产业化与市场化进程，实现规模生产与销售。

四、适用范围本方案适用于中国民用和军用航空市场的需求，包括但不限于客机、货机、战斗机、直升机等。

五、创新要点1.设计理念创新：采用国际前沿的设计理念，确保发动机性能的领先。

2.材料选择创新：选用新型高温合金和复合材料，提高发动机的耐久性和可靠性。

3.制造工艺创新：应用先进的增材制造和精密铸造技术，提高生产效率和产品质量。

4.控制系统创新：引入先进的控制系统，实现发动机工作状态的实时监控与自动调节。

六、预期效果1.提高国产航空发动机的技术水平：通过自主创新和技术引进，提高国产航空发动机在性能、寿命和可靠性方面的技术水平。

2.增强国际竞争力：通过与国际先进水平的对标，提高国产航空发动机在国际市场的竞争力。

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。

大型飞机发动机EDM技术的应用能够满足目前各种军用和民用大型飞机使用要求的航空发动机主要为大涵道比涡扇发动机，其基本特点表现为高安全可靠性、长寿命、节能环保、良好的维修维护性能等。

随着飞机各项性能的不断提高，对大涵道比航空发动机也提出了更高的要求。

各种新结构、新材料和复杂形状的精密零部件大量应用于航空发动机中，显著增加了航空发动机的制造难度。

电火花加工又称放电加工(Electrical Discharge Maching，简称EDM)，是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺。

电火花加工与金属切削加工的原理完全不同，在加工过程中，工具和工件并不接触，而是靠工具和工件之间不断的脉冲性火花放电，产生局部、瞬时的高温，把金属材料逐步蚀除掉或堆积上，以达到对工件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求[1]。

一般情况下，根据电火花加工方式和作用原理的不同，通常将电火花加工分为电火花成形加工(EDM)、线切割加工(WEDM)、电火花合金化(亦称为电火花沉积，ESD)，本文主要针对电火花成形加工的相关内容进行阐述。

电火花加工由于具有可加工任意导电材料，不受材料硬度、脆性、韧性、熔点的限制;加工时无明显的机械切削力，适用于加工结构特殊、形状复杂及薄壁结构的零件;脉冲参数可调，加工范围大，在一台机床上可连续进行粗、精加工等特点，在大涵道比涡扇发动机的冷端和热端零部件的特征结构加工中，得到了广泛的应用。

典型的应用包括涡轮叶片上的冷却气膜孔加工、火焰筒和隔热屏上群孔的加工、挡板和机匣的槽和腔等特征结构的加工等。

同时由于电火花加工为脉冲放电的热熔加工，在加工过程中，会在零件表面形成表面变质层，并且因为加工环境和参数的不同，可能会在零件表面形成烧蚀、裂纹等缺陷，会对零件的疲劳寿命等使用性能造成一定程度的影响。

因为航空发动机中采用电火花工艺技术加工的零部件分别属于不同的单元体，既有热端部件，又有高速运动件，还有支撑件和受力件等，这些关重件的疲劳寿命直接影响着航空发动机的使用性能、安全性和全寿命周期成本。

航空发动机涡轮叶片精密成形技术分析航空发动机作为飞机的动力系统，发挥着至关重要的作用。

而发动机的性能优劣直接影响着飞机的飞行性能和安全性。

在航空发动机中，涡轮叶片是发动机中最关键的部件之一，涡轮叶片的制作工艺与精度直接决定了发动机的性能。

涡轮叶片的精密成形技术显得尤为重要。

涡轮叶片是航空发动机中的一个重要零部件，它在发动机中扮演着承受高温高速气流的任务。

涡轮叶片需要具有极高的强度和耐热性。

涡轮叶片的表面粗糙度、气动性能也对发动机的性能有着直接的影响。

在涡轮叶片的制作工艺中，精密成形技术是至关重要的一环。

精密成形技术是一种应用于金属材料制造加工的高新技术，它包括了压铸、注塑、锻造、精密锻造等多种工艺。

而在航空发动机涡轮叶片的制作中，常用的精密成形技术主要有精密铸造和精密锻造两种。

下面将从这两种技术进行详细的分析。

一、精密铸造技术精密铸造技术是将金属材料通过在低温状态下的液态状态注入模具中，利用模具的结构将熔融金属冷却后形成所需形状的一种成形技术。

精密铸造技术制造的零件表面光洁度高，尺寸精度高，重量轻，成本低。

精密铸造技术在航空发动机涡轮叶片的制作中应用广泛。

在精密铸造技术中，铸造模具的结构设计和制造对于涡轮叶片的成型至关重要。

一方面，铸造模具的结构设计需要考虑到叶片的复杂形状和内部空腔，保证叶片的内部结构完整性；铸造模具的制造需要具备高精度加工和表面处理技术，以确保叶片的表面粗糙度和尺寸精度。

精密铸造技术制造的涡轮叶片表面光洁度高，可以减小叶片表面的阻力，提高叶片的气动性能；精密铸造技术还能够制造出形状复杂的内部空腔结构，提高叶片的强度和耐热性。

精密铸造技术在航空发动机涡轮叶片制作中有着重要的应用价值。

在不断发展的航空发动机领域，涡轮叶片的制作技术也在不断地进行创新与提升。

未来，随着材料工艺技术的不断进步，精密成形技术在涡轮叶片制作中将会有更加广泛和深入的应用，为航空发动机的性能提升和安全保障提供更加可靠的技术支持。

先进航空发动机设计与制造技术综述进入21世纪,世界航空发动机技术取得了巨大进步,并呈现加速发展的趋势。

美国推重比10一级涡扇发动机F119作为第四代战斗机F22的动力装备部队,是当今航空动力技术最具标志性的成就。

在此基础上,美国持续实施了多个技术研究计划,正在推动世界航空发动机技术继续向前发展。

本文从未来高性能航空发动机采用的高级负荷压缩系统、高温升燃烧室、高效冷却涡轮叶片、推力矢量等方面,对其先进设计和制造技术的发展方向和趋势进行初步的分析研究。

高级负荷压缩系统高压压气机技术发展的目标是单级压比高、级数少、推重比高、飞行性能好。

对高级负荷的压缩系统,低展弦比设计、气动前掠设计、整体叶盘、整体叶环、压气机稳定性主动控制等技术是其中具有代表性的新技术。

1低展弦比叶片设计及制造低展弦比叶片即宽弦叶片,它与窄弦叶片相比,增宽了弦长,使压气机的长度缩短,抗外物损伤能力、抗疲劳特性和失速裕度有所提高。

还可使压气机零件数减少,降低生产和制造费用成本(图表1。

90年代以来,英国罗·罗(R·R公司、美国普惠公司和GE 公司、法国SNECMA公司不断研制和改进高压压气机钛合金宽弦叶片的气动和结构性能,广泛应用于大涵道比涡扇发动机和高推重比小涵道涡扇发动机上。

GE 公司TECH56技术计划的验证机和F119发动机、EJ200发动机都采用了这种宽弦叶片。

叶片的低展弦比设计,结合整体叶盘技术使得高压压气机在减少级数和提高叶片强度的同时,具有更好的气动稳定性。

低展弦比叶片需要解决的关键技术问题是因重量增加而导致的轮盘与叶根结合处和轮盘本身的离心力增大问题。

IHPTET计划在大型涡扇和涡喷发动机验证机上验证了该技术,该技术还将在F135和F136发动机上采用。

目前,低展弦比叶片已成为先进航空发动机压缩系统的关键技术,与3D气动掠形、空心结构、整体叶盘结构和更轻的钛金属基复合材料技术相结合,是未来的发展重点。

航空发动机关键部件结构及制造工艺的发展随着现代航空技术的不断发展，航空发动机作为航空飞行的动力源，其质量和可靠性十分重要。

航空发动机关键部件是决定发动机性能和寿命的关键因素，因此，这些部件的结构和制造工艺的发展是航空工业发展的重要方向。

一、涡轮叶片涡轮叶片是航空发动机中最关键的部件之一，也是制造过程中最复杂和难度最大的部件之一。

涡轮叶片是直接与高温高压燃气流接触的部件，因此需要具备很高的耐热性、耐疲劳性和耐腐蚀性。

同时，涡轮叶片的表面需要具备良好的光滑度和精度，以提高发动机的效率。

涡轮叶片的结构和制造工艺的发展主要包括以下几个方面：1. 材料的改进。

传统涡轮叶片主要采用单晶高温合金，但由于其成本较高，稳定性较差，近年来逐渐被新型双晶高温合金所代替。

双晶高温合金具有更好的抗裂纹扩展性和更高的持久寿命。

2. 制造工艺的改善。

传统涡轮叶片的制造需要多道工序，包括粉末冶金、热加工、热处理、机加工等，制造周期长、成本高。

近年来，基于增材制造技术的3D打印技术已经开始应用于涡轮叶片的制造，大大缩短了制造周期和降低了成本。

3. 涂层技术的应用。

涡轮叶片表面需要涂层来保护其表面光洁度和韧性。

现代涂层技术已经实现了表面均匀性和耐腐蚀性的同时，还能够提高叶片的热传导性和减少表面氧化，提高了叶片的使用寿命和性能。

二、轴承和齿轮航空发动机中的轴承和齿轮是发动机能否正常工作的关键部件。

轴承和齿轮的制造工艺的发展同样具有重要的意义。

1. 材料的改进。

轴承和齿轮的材料需要具备优异的机械性能和耐疲劳性能。

现代材料技术不断推陈出新，不断开发出具备更高性能的新型材料，如钛合金、高强度钢等。

2. 表面处理技术的发展。

轴承和齿轮的滚动表面需要具备优异的光洁度和精度，以实现更低的摩擦和更高的效率。

现代表面处理技术，如电火花加工、化学蚀刻等，可以大大提高轴承和齿轮的表面光洁度和精度。

三、燃烧室航空发动机中的燃烧室是将燃料和空气混合后爆炸燃烧产生动力的部件，是保持发动机高效能和低排放的关键部件。

航空发动机涡轮叶片精密成形技术分析航空发动机涡轮叶片是发动机中非常关键的部件，其性能直接影响着发动机的工作效率和稳定性。

涡轮叶片的制造工艺和精密成形技术显得尤为重要。

本文将分析航空发动机涡轮叶片的精密成形技术，并介绍其制作工艺及相关的发展动态。

一、涡轮叶片制造工艺1.铸造工艺涡轮叶片的制造原料通常为高温合金，通过铸造工艺进行生产。

铸造工艺主要包括原料准备、模具制作、熔炼浇注、冷却固化等工序。

在具体的生产制造过程中，铸造工艺需要高度的精密度和专业的技术来保证叶片的质量和性能。

2.金属成形工艺金属成形工艺是将金属材料通过加热软化后，利用压力和模具进行成形。

这种工艺在涡轮叶片的制造中应用广泛，可分为锻造和压铸两种方式。

其中锻造工艺适用于生产较大型、较复杂结构的涡轮叶片，而压铸工艺则适用于生产批量较大、形状较为规则的叶片。

3.热等静压工艺热等静压工艺是通过将金属粉末装入模具后，进行高温高压处理，使得粉末颗粒在原子级别上发生结合。

这种工艺可以制作出具有优异超高温性能和抗疲劳性能的涡轮叶片。

二、涡轮叶片精密成形技术分析1.数控机床加工技术数控机床加工技术是目前涡轮叶片精密成形中应用较多的一种技术，其主要是通过电脑控制机床进行切削加工，能够实现高精度、高效率和高质量的加工。

数控机床加工技术在提高涡轮叶片的精密度和表面质量方面起到了重要的作用。

2.激光成形技术激光成形技术是一种利用激光束对金属材料进行熔化和成形的技术，可实现对涡轮叶片的高精度成形和表面处理。

激光成形技术具有无污染、灵活性高、加工效率高等优点，是目前涡轮叶片精密成形技术中的一种新兴技术。

3.电火花加工技术电火花加工技术是利用电脉冲放电的原理，通过在工件表面产生高温高压的等离子体进行加工，可以实现对涡轮叶片的微细加工和表面处理。

电火花加工技术具有高精度、高表面质量和加工难度低的特点，适用于对涡轮叶片的精密加工。

以上介绍的技术只是涡轮叶片精密成形技术中的一部分，随着科技的不断发展，会有更多更先进的技术不断涌现，为涡轮叶片的精密成形提供更多可能。

飞机发动机涡轮叶片的制备工艺研究飞机发动机是现代高科技的代表，其关键零件之一——涡轮叶片，也是发动机性能的重要决定因素。

涡轮叶片不仅需要在高速高温的环境下承受巨大的压力，还需要具备超高的精度和一个优良的空气动力学特性。

因此，如何提高涡轮叶片的制备工艺、优化加工工艺，是目前涡轮叶片研制领域的重点之一。

一、涡轮叶片的制备工艺涡轮叶片是由高温合金材料制成的，是发动机中最关键、最复杂的零部件之一。

涡轮叶片的制备工艺大体可分为铸造、锻造、热等静压成形、粉末冶金、光切割和精雕等多种方式。

铸造法是一种常用的制备涡轮叶片的方法。

其工艺简单、成本低，可以生产出形状复杂的大型叶片。

不过由于熔铸会产生气孔和缺陷，其机械性能和机械寿命一般不如锻造和静压成形。

锻造法是一种利用材料塑性变形来进行加工的方法，可以增强材料的机械性能。

常见的锻造方法有自由锻、模锻、轴向模锻等。

锻造法制备的叶片具有良好的疲劳寿命和机械性能，但是对于复杂的叶片形状，锻造的难度较大。

热等静压成形是一种利用高温高压条件下的材料流变和塑性变形来制造涡轮叶片的一种工艺。

静压成形具有制造精度高、组织致密、基体变形少、强度高、耐热性好等优点，是目前制备高端涡轮叶片的主流工艺。

粉末冶金法是将金属粉末经过压制、热处理等工序制成叶片。

其制造精度和自由锻造相当，优点在于不会出现缩孔、气孔等质量问题，适用于小型、多孔等叶片的制作。

光切割法是将纯度超过99.9%的高温合金薄片通过精密加工机床雕刻成复杂的叶片形状。

该法生产的叶片具有超高的制造精度和表面光滑度，并且不需要进行后续的热处理，广泛应用于发动机的高压压气机和低压涡轮中。

精雕法是将锻造或静压成形的大型叶片经过切割、穿孔、钻孔、铣孔、铺堆等工艺，制成小型叶片。

该法可加工出极为复杂的叶片形状，并可以利用基础模具制造多种类型的叶片。

二、涡轮叶片加工工艺优化制备涡轮叶片的过程中，加工工艺是影响叶片成品质量的重要因素之一。

通过对工艺参数、表面特征、材料特性等方面的优化，可以进一步提高叶片的质量和精度。