航空发展观察刘大祥学者——航空发动机发展趋势及材料需求

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简介在简要概述全空气动力技术加速发展趋势的基础上，对航空发动机核心材料技术的发展现状和趋势进行分析和研究，符合下一代新材料的思路。介绍了下一代发动机等先进航空发动机的主要方面，提出了材料技术开发零部件和系统的需求，力求在质量稳定性、工艺成熟度等方面提高韩国材料技术的开发和应用水平。工程研究与验证、材料系统与数据、复合材料、适航审定等提出。

1、世界航空发动机技术正在快速发展。

从二战结束到21世纪初，军用喷气式战斗机的发展和威力大约经历了四次变化。高推重比的8级涡扇发动机是目前世界主要大国服役的第三代主力战斗机的动力源。第四代推力比10发动机从20世纪80年代中期开始研发，代表型号包括美国的F119、西欧四个国家的EJ200、法国的M88-III、俄罗斯的AL-41F等。2005年至2007年，第四代战斗机将装备推重比为10的先进涡扇发动机。目标是利用最新科技成果，将推进系统基地的技术能力提高一倍。2005年前后，我们创新了推重比1215发动机的核心技术，并通过大量试验进行验证，新的成果不断应用于模型和模型中。我们为开发提供强有力的技术支持。这意味着他们15年左右在推力比、油耗、成本等方面取得的技术进步相当于过去30到40年取得的成就。

在IHPTET计划取得巨大成功的基础上，美国政府和军方开发了其后继计划——，这是一个多功能、经济实惠的先进涡轮发动机研究计划。日本已获得第三代发动机的生产专利，并参与合作开发世界级大型民用涡扇发动机，目前正在与美国合作开发HYPR-90联合循环发动机和英国。成为飞行速度五倍音速的高超音速推进技术的领导者。印度的军用发动机正在自主研发，部分依赖于与国外的合作，其自主研发的推重比为8的GTX-35VS双转子涡扇发动机已经首飞。我们正在研究联合循环发电的核心技术。

上述情况充分表明，全航天推进技术正呈现加速发展趋势。

2、航空发动机核心材料技术发展现状及趋势

航空发动机是复杂的热力机器，需要在高温、高压、高速旋转的恶劣环境条件下长期稳定运行，在各类武器装备中，航空发动机对材料和制造的依赖最为显着。技术。航空发动机转速高、温度高，由于使用条件恶劣以及长寿命、高可靠性的运行要求，对材料和制造技术的要求已达到极限。材料和工艺技术的进步促进了发动机的进步，例如第一代、第二代发动机的主要结构件均采用金属制成，第三代发动机已开始采用复合材料和先进工艺技术4。下一代发动机广泛采用复合材料，材料和先进加工技术充分体现了下一代新材料和下一代发动机的特点。

在航空发动机研制过程中，设计是最前线，材料是基础，制造是核心，测试是核心。总体而言，航空发动机零部件向高温、高压比、高可靠性方向发展，航空发动机结构向轻量化、集成化、复合结构方向发展，发动机性能的提升有一半取决于材料。新材料、新工艺、新结构对推重比12:15发动机的贡献率预计将达到50%以上，从未来发展来看，这甚至约为2/3.因此，可以说，先进的材料和制造技术通过保证新材料部件和新结构的实施，不断恶化发动机质量，不断提高发动机效率、寿命、稳定性和可靠性。没有先进的材料和制造技术，就没有先进的飞机发动机。

随着航空发动机性能的不断提高，对发动机材料和制造技术的要求也越来越高，因此各航空先进国家都投入了大量的人力、物力、财力对材料和制造进行全面深入的研究技术.人们对航空发动机制造技术的研究取得了丰硕的成果，满足了先进发动机的技术要求。

鉴于国外航空发动机材料和制造技术的进步，加强材料和制造技术的工程化研究是缩短发动机研制周期、降低应用风险、提高研发投入/产比的最有效途径之一。据此，从20世纪70年代至今，航空先进国家制定了一系列发动机材料和制造技术的工程研究计划，规划了整体材料和制造技术领域的发展方向，为多种尖端技术的发展奠定了坚实的基础。军用和民用发动机。技术基础。例如，美国全面的高性能发动机技术包括整体整体叶盘、整体叶片环、宽弦或小跨度空心后掠叶片、碳化硅纤维钛基复合材料制成的风扇/压缩机轴和轴颈、换向器叶片等。机壳采用阻燃材料钛或Ti2AlNb合金，风机、压缩机机壳采用增强纤维三维编织，指尖+刷式密封+蜂窝低、中、高温密封装置，密封系数为-50。~350氟醚橡胶或金属橡胶等

其他5人

特种涂层技术热障涂层（TBC、抗氧化高温涂层、低、中、高温硬质轻质密封涂层、低、中高温硬质轻质耐磨涂层、钛合金抗应力腐蚀、抗磨损涂层）侵蚀涂层、隐形涂层等

多种表面强化及光饰技术激光冲击强化、通用离子注入、双发光表面改性、磨粒流及超声波或振动光饰技术等。

高能焊接技术电子束、离子束、激光、辉光焊、摩擦焊等。

四、一些想法和建议

建国以来，随着我国航空发动机研制进程的进步，在支撑材料的开发和制造技术方面开展了大量的样板研究工作，铝合金、钛合金、高合金-高强钢、镍基耐热性。已仿制和开发了合金、树脂基复合材料、各种涂料、非金属材料等数百种材料，建立了1000多项材料和工艺标准。形成航空发动机材料和制造技术生产能力。但由于多种原因，材料和制造技术仍然是我国航空发动机发展的重要因素之一，因此需要找准题、统筹谋划、协调发展，实现突破。

对此，我提出以下意见和建议

1进一步提高主动发动机核心材料的质量稳定性和工艺成熟度

目前在役的国产飞机发动机要么是仿制国外发动机，要么是多年前自行研发改装的发动机，迫切需要进一步延长其寿命，以保障我国空军长期使用后的战斗力。由于开发过程中的认识和资金有限，这些发动机所使用的主要材料和制造技术在材料和制造技术的工程方面还没有得到充分的研究，技术质量题频频发生。材料质量不稳定导致性能波动，工艺成熟度低导致零部件合格率低，设计材料性能数据缺失阻碍甚至严重影响延长寿命、延长使用寿命和故障排除工作。军事作战训练。

2进一步加强新材料和未开发材料的工程应用研究和验证。

从国外研究经验和国内发展案例来看，工程应用研究是提高新材料和制造技术成熟度的必由之路，是必不可少的过程，没有应用工程研究，材料和制造技术中存在的各种题都将难以解决。完全暴露给后续模型开发带来极大风险，甚至严重拖延模型开发进度，大幅增加开发成本。

特别是一些已经取得初步研究成果的项目缺乏工程应用研究验证，导致发动机设计选型困难，导致一些成熟发动机缺乏发展潜力，在研发动机的发展缺乏强有力的技术支撑。新发动机技术储备不足。部分机型根据节点不同无法完成开发任务。为此，需要对新材料进行工程化和应用研究，快速突破新材料、新结构的制造技术，稳定制造工艺和质量，提高技术成熟度。

3、整理材料体系，选型品种，完善数据，建立健全我国自主研发的发动机材料谱系和试验数据库。

由于历史原因，我国航空发动机材料重复仿制现象严重，造成材料品牌多、生产批量小、材料标准兼容性差、材料性能数据不全、分散性大等。缺乏设计和使用项目数据，缺乏工业生产条件下的毛坯性能数据，数据不可靠，还缺乏与制造技术相关的材料性能数据。需要作出进一步完善材料体系、优化品种、完善数据的重大决策，建立健全我国自主研制发动机必不可少的材料体系和试验数据库。

4积极加强发动机用高性能复合材料研究与验证。

复合材料部件具有材料/结构/制造一体化的特点，是先进发动机实现轻量化和集成化突破的关键途径之一。其中，纤维增强树脂基复合材料、纤维增强钛基复合材料、纤维增强陶瓷基复合材料是支撑低温件、中温件、高温件的三大关键新材料。未来先进发动机的温度部件。

我国复合材料的研究起步较晚，目前存在的主要题是缺乏复合材料零件的一体化设计方法、对复合材料损伤和失效模式的认识不明确、没有复合材料零件的设计标准等。它尚未完全建立，并且缺乏对其复合部件的了解。检查评价方法等

5、重点开展民航发动机材料适航认证研究

在民航发动机材料方面，我国现有发动机产品系列不齐全，缺乏适航审定经验，大涵道比涡扇发动机和长寿命航改燃气发动机才刚刚起步。制造技术工程应用研究尚有差距，与模型的迫切要求还存在明显差距。应补充民航发动机材料适航审定并尽快开展相关研究工作。

第二阶段动力控制/作者刘大祥，中国航空发动机集团有限公司学者

保时捷718偶尔水温过高如何解决？1.冷却液液位低。

车辆冷启动时，冷却液进行小循环，从发动机水套直接流向小面积膨胀釜室，可以快速升高水温，水温升高后进行大循环。膨胀水壶中的水流入发动机水套带走热量，然后通过散热器冷凝管冷却，返回膨胀瓶，然后返回发动机水套。这种循环流动保留了热量。发动机水温在合理范围内。然而，缺乏冷却液会导致发动机水温升高，从而导致发动机过热甚至沸腾等严重后果。

因此，补充冷却液至关重要。加注口位于行李箱右侧。您可以直接购买同颜色的冷却液并补充，也可以在保修期内到4S店补充。通常是免费的，但如果过了保修期去4S店添加冷却液，材料费和人工费就需要1000元左右。

2、水泵、节温器或真空阀异常。

水泵是发动机冷却液循环的动力源，如果水泵出现题，冷却液将无法正常流动，必须更换水泵。这会导致冷却系统出现题并提高发动机温度。真空阀异常也会导致冷却系统出现题。可以用相同型号的零件替换这些零件来解决题，从而识别缺陷。

正品水泵更换维修店的价格含材料费和工时约为3500元，4S店材料更换成本和工时约为8000元，保修期内免费。代替；如果需要更换节温器，4S店更换价格在2000元左右，其中包含材料和工时。费用约为3000元，修理厂费用约为1200元。如果在保修期内需要更换真空阀，4S店价格包括材料费和人工费约为3000元，保修期内可要求免费更换。

3、冷却风扇异常。

发动机温度可能因冷却风扇工作异常而升高，可将其拆下检查，然后更换同型号的零件，看故障是否已过去。已识别并更换。4S店更换风扇价格为5000至6000元，含人工费，保修期内免费更换。

您的保时捷718滤芯漏油吗？机油滤清器泄漏可通过更换密封圈解决。机油滤清器通常采用橡胶圈密封以保证密封，如果密封橡胶圈有缺陷或长期使用后损坏，就会发生漏油。如果机油滤清器泄漏长时间未被发现，可能会造成严重后果。更换密封件的步骤如下

1、先拆下防冻瓶，取下盖子，然后用套筒拆下固定螺丝。

2.拔下插头，然后使用相同的套筒拆下车辆左侧的风扇。固定螺丝一共有4颗，不过下面的螺丝位置有点难够到，得慢慢拆。

3、连接完毕后，用套筒连接延长杆，即可拆下滤油器底座。三个固定螺钉可以完全卸下。如果你拉动底座，它就会掉下来。只需用一把平头螺丝刀将旧的撬开即可。更换并更换密封圈。