航空发动机材料的现状和发展

航空发动机实际上是一种产生强大推力的高温气体发生器,它把燃油中的热能转变为机械能和电能,并使气体加热膨胀,产生强大的动力。 作为航空用途,对于发动机的重量及飞行阻力还有更高的要求,因此,常用推重比以及推力和迎风面积比来衡量发动机性能的优劣。而对于发动机材料,不仅要求具有所必须的成分和力学性能,而且要求在燃油燃气腐蚀环境中具有足够的可靠性。 新型航空发动机设计时的要求,仍然是功率大,油耗少,成本低,工艺性好等。为了满足这些要求,增大推重比以及推力迎风面积比便是至关重要的。降低成本的关键在于延长发动机的使用寿命,而降低油耗,增大推重比的途径为简化压气机,减少级数,加大负载,提高温度,最终是提高发动机的热效率。 提高发动机热效率的办法是提高空气压缩比和提高涡轮进气温度。图1a为空气压缩比和涡轮进气温度对发动机热效率的关系曲线。

航空发动机材料切削参数优化模型

为提高航空发动机零件的加工效率和切削质量并降低成本,必须选用合理的切削参数。本文介绍了切削数据库系统、切削参数优化方案的选择及其优化模型。

数据驱动的航空发动机材料设计研究进展

数据驱动的材料设计模式已经广泛应用于材料科学研究中,以加速新材料从研发到应用的进程。机器学习技术能够挖掘数据中存在的潜在模式或规律,是数据驱动材料设计模式的研究关键和热点。其中,基于主动学习的策略已经成功指导了多种新材料的开发。首先,介绍了主动学习的研究思路、构成要素及每个环节常用的方法;其次,以航空发动机材料如高温合金、钛基合金、复合材料、热障涂层等为例,介绍了机器学习在其中的具体应用和取得的效果;最后,针对航空发动机材料的恶劣服役环境,展望了机器学习应用于航空发动机材料面临的挑战,并提出了可能的解决方案。

动力之源——关注航空发动机材料

自古以来，人类一直怀揣着飞行之梦。怀揣飞行之梦的人类，不惧困难、不畏挫折、经历失败、不断尝试，直到1903年莱特兄弟造出第一架载人带动力飞机并成功试飞，才向实现飞行之梦迈出了跨时代的一步。自此，人类的飞行时代拉开了序幕。而动力装置——发动机则是拉开人类飞行时代序幕的关键。

中国突破航空发动机材料挤压技术可比肩美法

伴随着中国兵器工业集团内蒙古北重集团公司3.6万t黑色金属垂直挤压机的轰鸣声，一支红色的粉末高温合金棒冲天挤出，标志着航空发动机粉末涡轮盘材料挤压技术取得了重大突破。此次试制成功，填补了我国航空事业一项空白。

中国航空发动机材料获重大突破 强度质量超美国

航空发动机被誉为飞机的心脏,其核心部件叶片的承温能力直接决定着发动机的性能。据报道,南京理工大学材料评价与设计教育部工程研究中心陈光教授的研究团队所研制的新型钛铝合金的承温能力能够达到900℃以上,比现有发动机核心部件材料的耐高温能力提高150～250℃以上。其相关研究成果发表在2016年6月的《自然材料》杂志上。

我国突破航空发动机材料挤压技术

随着中国兵器工业集团内蒙古北重集团公司建造的3．6万吨黑色金属垂直挤压机的轰鸣声，一支红色的粉末高温合金棒冲天挤出，标志着航空发动机粉末涡轮盘材料挤压技术取得了重大突破。此次试制成功，填补了我国航空事业又一项空白。

航空发动机复合材料机匣屈曲特性的有限元分析

复合材料是 6 0年代出现的一种性能优异的新型材料 ,目前复合材料在航空航天结构领域里已得到了一些的应用。本文利用线性板壳理论和线性屈曲模型 ,针对某航空发动机树脂基复合材料外涵道机匣构件及此材料层合板进行结构有限元建模与屈曲特性的有限元分析 ,以期为航空发动机的结构设计提供参考依据。

航空发动机材料及工艺发展浅析

航空发动机对材料、工艺有着极其严苛的要求。材料、工艺在某种程度上决定了发动机的性能和特性。发动机推重比的提高将更加依赖轻质、高强韧、耐高温的战略型、革命性先进材料及工艺。

航空发动机材料氢环境性能研究进展

目前制约氢燃料航空发动机商业运用的因素,除制氢成本高和储运困难外,航空发动机材料在氢环境中的性能下降(氢损伤)也是亟待解决的瓶颈问题。传统航空燃气涡轮发动机使用航空煤油作为燃料,污染物排放所占比例虽然很小,但却是高空大气污染的唯一来源,因此航空发动机的污染排放水平被严格限制。目前航空业对降低碳排放的措施:使用可持续航空燃料(SAF)、燃料电池和氢能源等数种方案。

航空发动机材料数据库的构建与应用

材料的各种基本性能和使用性能既是材料研究的主要指标,又是发动机结构设计、强度计算、寿命预测和结构安全评定的前提条件,而材料数据库及相关信息技术则是更有效利用这些数据的关键。对材料数据资源归口管理,建立高水平的材料数据库,实现材料数据的资源共享,将助力提高航空发动机的研发效率。

俄罗斯航空发动机材料与零件强度试验室通过认证

俄罗斯联合发动机公司（UEC）所属的Aviadvigatel航空发动机材料与部件强度试验室（AEPMSTL）已于8月中旬获得俄罗斯联邦航空运输部（Rosaviatsiya）认证、这标志着该试验室已经具备研发民航零部件的技术能力，可作为评估航空发动机零部件性能的独立试验室。

中国航空发动机材料重大突破：寿命超美国2个数量级

2016年6月22日．南京理工大学召开新闻发布会．该校陈光教授团队研制的新型钛铝合金承温能力能够达到900℃以上，比现有发动机核心部件材料的耐高温能力提高150℃～250℃。6月20日．国际顶级期刊《自然材料》在线发表了其相关成果。

航空发动机典型零件加工技术及装备

先进的航空发动机除了先进的设计技术，其性能的提高在很大程度上通过采用新材料、新结构和新工艺来实现，而材料和制造技术的贡献将占N50％～70％。航空发动机材料与制造技术向着高温化、复合化、轻量化、整体化、高效率、低成本的方向发展。主要有以下特点：

航空发动机零部件制造技术分析

先进的材料和制造技术是航空发动机研制与生产的重要物质和技术基础.发动机质量不断减轻,发动机的效率、使用寿命、稳定性和可靠性不断提高.航空发动机材料与制造技术向着高温化、复合化、轻量化、整体化、高效率和低成本的方向发展.航空发动机新型整体结构、高可靠性轻量化结构以及精密、高效和低成本制造技术迅速发展和应用,使得发动机部件质量越来越轻.机匣、叶片、盘轴和整体叶盘等（见图1）制造技术的有效提升是和机床工具技术的发展密不可分的.

航空发动机用聚酰亚胺树脂基复合材料固化工艺及热稳定性能

针对航空发动机的需求,开展聚酰亚胺树脂基结构复合材料固化工艺与热稳定性评价研究。建立EC-380A树脂的固化动力学方程,模拟树脂固化度随温度和时间的变化。进一步结合树脂流变特性,制定并验证EC-380A复合材料固化成型工艺,制备发动机大尺寸复合材料典型件。通过热老化失重、预置缺陷层合板内部质量和力学性能,评价复合材料的热稳定性。采用330-380℃多温度分级固化的方法,复合材料可整体铺贴无缺陷热压成型。复合材料热稳定性优异,具备370-400℃耐温能力,370℃和285℃累计热老化1000 h,复合材料失重在1.3%左右;400℃热老化后,复合材料无新增缺陷、预置缺陷无扩展,表现出高温结构稳定性。

航空发动机加工技术发展趋势

先进的材料和制造技术是航空发动机研制与生产的重要物质和技术基础。没有先进的材料和制造技术,就没有先进的航空发动机。先进航空发动机的发展趋势先进的航空发动机（见图1）除了先进的设计技术,其性能的提高在很大程度上通过采用新材料、新结构和新工艺来实现,而材料和制造技术的贡献将占到50%~70%。航空发动机材料与制造技术向着高温化、复合化、轻量化、整体化、高效率和低成本的方向发展。

提升航空发动机合金材料碳硫检测水平的有效措施

为了适应航空发动机事业的发展,在航空发动机材料化学成分的检测实验中,碳硫元素的高水平检测具有重要意义。目前,碳硫元素的检测主要是使用高频感应燃烧-红外线吸收法。基于国内外对碳硫检测技术的研究现状,对碳硫测定仪测定碳硫的基本原理、测量发动机材料碳硫常用的标准方法以及高水平碳硫测量技术进行了概述。从对碳硫的更精密、更准确、更快的检测需求出发,提出并阐述了提升碳硫检测水平应当处理好的六大关系:检测工作与客户沟通、检测质量与检测效率、检测与生产安全、检测技术与质量管控、检测试验与仪器维护、常规检测与技术创新。

开拓创新为国产航空发动机添“动力”——中国科学院金属研究所周亦胄研究员

航空发动机是国防武器装备不可或缺的动力推进系统，已经被国家列为“两机”科技重大专项。但是，与美、欧、俄等先进国家相比，我国在航空发动机制造技术上仍存在很大差距，其中一个重要因素就是单晶高温合金叶片制造技术明显落后。中国科学院金属研究所周亦胄研究员瞄准我国航空发动机对单品叶片的重大需求，带领研究团队在单晶高温合金材料与叶片的全流程制备技术方面开展了深入细致的研究工作，为中航工业、航天科工集团、航天科技集团等单位研制出了多种单晶叶片与零件，实现了我国多种单品叶片的从无到有。为了降低先进单晶高温合金材料的制造成本，他组建了稀有贵重金属资源再生循环利用实验室，实现了从高温合金废料中分离回收铼、钌、钽、钨，钼、钴、镍等稀有贵重金属元素的目标，同时形成了与之配套的高温合金低成本制造技术，该技术可使含铼单晶高温合金的制造成本显著降低，能够极大地促进我国先进航空发动机材料的升级换代。

γ′粒子尺寸对定向凝固高温合金拉伸和持久性能的影响

研究了一种定向凝固高温合金析出 γ′粒子尺寸的控制规律。结果表明 :γ′粒子尺寸随固溶处理后冷却速度提高而减小 ,抗拉强度和蠕变寿命随 γ′粒子尺寸增大而降低 。