先进航空发动机制造技术探究.docx

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先进航空发动机制造技术探究

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摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的提高。推重比、功重比的高低是衡量和评价航空发动机先进性与否的最重要的技术指标。为了追求发动机推重比达到10以上，航空发动机在大幅度提高发动机涡轮前温度的同时，还不断使用新材料、推出新结构以降低航空发动机零部件重量。这为发动机制造提出了更高的技术要求，促进了航空发动机制造新技术源源不断地涌现和发展。为研制高性能航空发动机所开发的一系列关键制造技术将成为或已经成为先进制造技术发展的方向。本文从关键技术、热点技术和基础技术3个层面介绍航空发动机关键制造技术，制造关键技术是研制先进航空发动机必须具有的技术；制造热点技术是提高发动机制造效率和制造品质必须开展研究的技术；制造基础技术是发动机研制和批量生产应逐步积累和发展的技术，代表发动机制造技术水平和生产能力的软实力。

关键词：先进航空；发动机制造；技术探究

引言

本文重点阐释了航空发动机关键制造技术的相关理论，以关键技术、热点技术以及基础技术入手分别对航空发动机关键制造技术展开研究；制造关键技术对于研究先进航空发动机产生着不可或缺的作用；制造热点技术能够使发动机的制造质量得到明显提升，并同时提高制造效率；制造基础技术能够使发动机的大规模研制和批量生产成为可能，是发动机制造技术水平的重要体现，也代表着航空发动机生产企业生产能力。

1航空发动机制造关键技术相关理论概述

1.1?单晶涡轮叶片制造技术特点

现代航空发动机涡轮前温度对比以往有所提升，F119发动机涡轮前温度已经达到了1900～2050K，采用传统工艺铸造的涡轮叶片在这种高温下很容易被熔化，不能正常开展工作。单晶涡轮叶片可以实现推重比10一级发动机涡轮叶片在较高的温度下依然能够正常工作，单晶涡轮叶片耐高温的优势源于其整个叶片仅仅由1个晶体构成，所以解决了等轴晶和定向结晶叶片多晶体结构导致晶界间不能承受过高温度的问题。单晶涡轮叶片是一种航空发动机零件，单晶涡轮叶片在国外属于严重垄断和封锁的航空发动机零件，该零件具有合格率低、制作周期长、制作工序复杂等特点。制作工序主要有压芯工序、修芯工序、型芯烧结工艺、检验型芯、匹配型芯与外型模具、蜡模压注、利用X光检验蜡模、检测蜡模壁厚、蜡修整模、组合蜡模、引晶系统及浇冒口组合、涂料撤砂、壳型干燥、壳型脱蜡、壳型焙烧、叶片浇注、单晶凝固、清壳吹砂、初检工序、荧光检查、脱芯、打磨、测量弦宽、X光检查叶片、X光底片检查、检查型面、精修叶片、检测叶片壁厚、终检等，完成上述工序之后，还应做好涡轮叶片精铸模具设计工作以及制造工作。

1.2?整体叶盘加工技术呈现出效率高、精度高、成本低的优势特点

应用整体叶盘技术为航空发动机结构设计增加了创新元素，使航空发动机制造工艺更加精湛，有效降低了发动机重量并同时提升其效果，增加了发动机工作的稳定性和可靠性。与此同时，叶片采用大弯扭高效率启动设计以及薄厚度设计导致叶片缺乏刚性，加工过程中极易造成叶片变形；叶片间形成的气流通道过窄或者过宽，都将导致叶盘加工工艺难以发挥出预期的效果；钛合金以及高温合金等材料，具有高强度的特点，因此切削加工困难重重，并且加工效率不高。20世纪80年代西方发达国家尝试将整体叶盘技术应用到新型航空发动机的设计研发过程中，然而我国从1996年才开始尝试应用整体叶盘技术。应用整体叶盘技术能够促进航空发动机零件结构进一步实现整体化特点，带鼓筒叶盘、带轴叶盘、盘片鼓筒轴组合叶盘、带箍闭式叶盘、整流器静子环叶盘和两级或多级叶盘组合的串列式整体叶盘结构逐步应用在创新航空发动机的设计研发工作中；整体叶盘的功能结构全面按照离心叶轮以及轴流叶盘为基准，逐步衍生出大小叶片结构叶盘以及斜流转子叶盘。从高性能航空发动机的设计和研发应用整体叶盘技术之后，整体叶盘制造技术得到逐步创新和发展，现阶段，整体叶盘加工的工艺方法包含失蜡精密铸造整体叶盘、电子束焊接整体叶盘、电化学加工整体叶盘、线性摩擦焊整体叶盘和五坐标数控机床加工整体叶盘等。

1.3?高端轴承制造技术特点

轴承作为航空发动机中极为重要的零部件，每分钟转速过万，并且长时间维持这种运转速度，需要承受发动机转子高速旋转带来的巨大离心力以及挤压应力、摩擦、超高温等状态。轴承的质量、性能将对发动机的性能产生直接影响。研发和生产高端轴承需要以接触力学、摩擦学、润滑理论等学科知识为基础，并且综合考虑疲劳与破坏、材料组织与热处理的相关理论结果，与此同时还需要将设计、原材料、制造工艺、制造设备、检测、试验、润滑、油脂等技术问题考虑在内。现阶段，铁姆肯、NSK、SKF，FAG等外国企业垄断了高端轴承的研发、生产和营销活动。我国航空发动机制造技术水平较低，轴承是我国航空发动机研发工作中的最大障碍，这对我国高性能航空发动机的发