安然 馬文浩 趙學(xué)謙 王彥龍

摘 要： 對軍民用大涵道比渦扇發(fā)動機的現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)進行了探析，從大涵道比窩發(fā)動機的發(fā)展現(xiàn)狀、現(xiàn)階段發(fā)展存在的問題等方面，對我國大涵道比窩發(fā)動機的發(fā)展水平做了分析。發(fā)展我國大涵道比渦扇發(fā)動機應(yīng)該從關(guān)鍵技術(shù)著手，并在國際合作、材料工藝試驗條件建設(shè)等方面作出全面的努力。

關(guān)鍵詞： 軍民用；大涵道比渦扇發(fā)動機；發(fā)展現(xiàn)狀；關(guān)鍵技術(shù)；措施途徑

1我國大涵道比渦扇發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題

1.1大涵道比渦扇發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀

發(fā)動機是飛機的核心構(gòu)件，大型飛機自主研發(fā)領(lǐng)域主要以大涵道比渦扇發(fā)動機為主[1]，攻克發(fā)動機研發(fā)難關(guān)就等于成功擁有了研發(fā)大型飛機自主能力。據(jù)可靠數(shù)據(jù)顯示，世界范圍內(nèi)大涵道比渦扇發(fā)動機產(chǎn)值已經(jīng)占到發(fā)動機總產(chǎn)值的80%，這證明了大涵道比渦扇發(fā)動機在航空領(lǐng)域的重要地位。為使我國的航空動力產(chǎn)業(yè)和航空工業(yè)與世界接軌，就必須將發(fā)展大涵道比渦扇發(fā)動機作為重點，發(fā)展自身完整、獨立、高端的發(fā)動機技術(shù)。未來大涵道比渦扇發(fā)動機需求將更為廣闊，專家預(yù)測，在未來20年中，我國將新增2750臺大型飛機的使用，大涵道比渦扇發(fā)動機具有顯著的社會、經(jīng)濟、軍事效益，其用途廣泛、市場前景巨大，對推動我國國防建設(shè)、經(jīng)濟發(fā)展和社會的進步具有重大作用。

1.2大涵道比渦扇發(fā)動機發(fā)展存在問題

我國的航空動力技術(shù)正處在飛速發(fā)展的階段，目前已經(jīng)取得了一些顯著的成績，共研制了六萬多臺包括數(shù)十種不同型號的航空發(fā)動機，裝備了幾十種軍民用飛機，使得我國航空事業(yè)和空軍裝備建設(shè)取得了重大進步。而在針對大型飛機的大涵道比渦扇發(fā)動機研發(fā)方面，主要是對風(fēng)扇/增壓級、高壓壓氣機等核心技術(shù)進行了重點研究，同時在航空推進技術(shù)驗證計劃的幫助下，增設(shè)了以定型的太行發(fā)動機核心機為基礎(chǔ)的大涵道比渦扇發(fā)動機整機驗證平臺，雖然較之前有所進步，但相對于世界先進技術(shù)水平仍然存在很大差距，現(xiàn)階段的技術(shù)基礎(chǔ)相對薄弱，尚未能掌握核心的關(guān)鍵技術(shù)，部分實驗設(shè)備本身存在缺陷，工程設(shè)計和使用經(jīng)驗不足，在大型飛機的大涵道比渦扇發(fā)動機研發(fā)方面較為困難。

2大涵道比渦扇發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)

2.1主要設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

軍民用大涵道比渦扇發(fā)動機在總體、部件、系統(tǒng)、整機、仿真等方面主要技術(shù)基本相同，只在經(jīng)濟性、環(huán)保和壽命方面存在差異，故可將二者的關(guān)鍵技術(shù)統(tǒng)一進行研究。這些技術(shù)要素主要包括：大涵道比發(fā)動機總體方案設(shè)計技術(shù)（含飛發(fā)一體化和經(jīng)濟性分析）；民用發(fā)動機適航技術(shù)；高效高級壓比壓氣機設(shè)計技術(shù)；大涵道比風(fēng)扇/增壓級設(shè)計技術(shù)；高性能長壽命高、低壓渦輪設(shè)計技術(shù)；發(fā)動機短艙及反推力裝置設(shè)計技術(shù)；低排放、長壽命燃燒室設(shè)計技術(shù)；驗證機設(shè)計技術(shù)；核心機設(shè)計技術(shù)[2]；大涵道比渦扇發(fā)動機數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[3]；整機/部件綜合數(shù)值仿真技術(shù)；長壽命、高可靠性和可維護性設(shè)計技術(shù)；低噪聲設(shè)計技術(shù)；故障診斷和監(jiān)控技術(shù)；軸承和傳動潤滑系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)；渦輪主動間隙控制技術(shù)；輔助動力裝置（APU）設(shè)計技術(shù)。

2.2材料、工藝技術(shù)

大涵道比渦扇發(fā)動機主要采用現(xiàn)有成熟材料和工藝，但在部分關(guān)鍵零部件（如大型風(fēng)扇葉片、機匣等）的制造上仍有其特殊要求，需要進行攻關(guān)，采用更多的新材料和新工藝，才能達到設(shè)計要求。軍民用大涵道比渦扇發(fā)動機研制中需要攻關(guān)的主要材料工藝項目包括：大型寬弦風(fēng)扇空心葉片（欽合金或復(fù)合材料）制造技術(shù)；大型欽合金中介機匣鑄造、焊接和制造技術(shù)；復(fù)合材料包容環(huán)制造技術(shù)；風(fēng)扇盤圓弧型樺槽加工技術(shù)；欽合金整體葉盤/葉環(huán)制造及修復(fù)技術(shù)；三維彎扭多聯(lián)組合渦輪導(dǎo)向葉片精鑄技術(shù)；高溫欽合金材料工程化與制造工藝；

鎳基高溫合金整體葉盤低成本制造技術(shù)；定向凝固帶冠大展弦比低壓渦輪葉片精鑄技術(shù)；低成本燃燒室機匣整體鑄造技術(shù)；風(fēng)扇機匣涂層本機加工技術(shù)；風(fēng)扇轉(zhuǎn)子和發(fā)動機本機平衡技術(shù)；火焰筒浮動壁材料與制造技術(shù)；渦輪導(dǎo)葉低成本材料、鑄造以及打孔工藝；高壓渦輪動葉及導(dǎo)葉用涂層及其涂覆工藝；單晶渦輪葉片低成本材料、鑄造以及打孔工藝；粉末輪盤制粉、鍛造工藝以及缺陷檢測。

2.3試驗、測試技術(shù)

大涵道比渦扇發(fā)動機相較于軍用小涵道比渦扇發(fā)動機有所不同，因其在流量、推力、尺寸方面相應(yīng)加大，故要求相應(yīng)的技術(shù)和實驗設(shè)備共同完善，除此之外，由于大涵道比渦扇發(fā)動機、尤其是民用大涵道比渦扇發(fā)動機，需要達到適航條例中的嚴(yán)格的適航標(biāo)準(zhǔn)才可使用，因此需要提前進行反復(fù)多次的特殊適航試驗，如包容試驗、吞咽試驗、環(huán)境試驗等，故在進行相關(guān)缺門實驗設(shè)備的同時，還需針對特殊試驗展開相應(yīng)的研究，制定科學(xué)的試樣方法和規(guī)范，保證大涵道比渦扇發(fā)動機所需的特殊試驗技術(shù)符合條件，主要內(nèi)容包括：整機試驗與調(diào)試技術(shù)；發(fā)動機反推力試車技術(shù)；發(fā)動機投鳥試驗技術(shù)；發(fā)動機側(cè)風(fēng)、逆風(fēng)試驗技術(shù)；發(fā)動機吞水、吞冰、吞砂試驗技術(shù)；風(fēng)扇葉片包容試驗技術(shù)；發(fā)動機噪聲場測量技術(shù)；整機和部件壽命和可靠性試驗技術(shù)。

3關(guān)鍵技術(shù)解決策略

3.1軍用大涵道比渦扇發(fā)動機

軍用大涵道比渦扇發(fā)動機的發(fā)展經(jīng)過了型號驗證機研制、原型機研制和科研試飛、定型批研制和設(shè)計定型、生產(chǎn)定型及批量使用幾個階段的充分發(fā)展，已經(jīng)取得了一定成效，繼承性較高，具備了定型發(fā)動機的核心機、滑油系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的部分附件，可降低研制成本、縮短研制周期，研制風(fēng)險小。

3.2民用大涵道比渦扇發(fā)動機

在解決民用大涵道比渦扇發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)研究問題時，需制定充分的研究計劃，積極開展國際間的技術(shù)合作，展開部件/系統(tǒng)/核心機/驗證機的積極研制，提高自主創(chuàng)新能力，早日攻破關(guān)鍵技術(shù)，夯實發(fā)動機領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)。同時在驗證機的基礎(chǔ)努力推進，結(jié)合現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)力量，積極研發(fā)出具有本國特色并符合標(biāo)準(zhǔn)適航條件的民用大涵道比渦扇發(fā)動機。專注發(fā)動機領(lǐng)域的總體方案設(shè)計和部件設(shè)計、加工和試驗、核心機和驗證機的工程設(shè)計、加工和試驗驗證。 在滿足發(fā)動機高空臺性能的基礎(chǔ)上，按照干線客機的技術(shù)要求，進行原型機的開發(fā)研制，并使得研制的機型符合生產(chǎn)使用和適航標(biāo)準(zhǔn)。

3.3積極開展國際合作

我國航空動力行業(yè)正處于發(fā)展階段，尤其在大涵道比渦扇發(fā)動機領(lǐng)域，技術(shù)力量更加薄弱，尚存很多技術(shù)難點無法攻破，由于缺乏研發(fā)經(jīng)驗，工藝、材料落后，試樣設(shè)備不齊全以及缺乏高水平技術(shù)人才等原因，導(dǎo)致先進大涵道比渦扇發(fā)動機無法在短期內(nèi)研發(fā)完成。要想解決這些問題，航空科研部門必須積極進行創(chuàng)新，夯實技術(shù)基礎(chǔ)，充分加強與國際間的交流合作，提升自身的科研能力水平。

3.4加強材料、工藝、試驗等基礎(chǔ)條件建設(shè)。

大涵道比渦扇發(fā)動機的研發(fā)跟應(yīng)用的材料以及相關(guān)工藝有著直接的關(guān)聯(lián)，對此需及早解決并突破現(xiàn)狀。大涵道比渦扇發(fā)動機的研制過程需要采取特殊的加工和試驗方法，對此需要在當(dāng)前的條件下，及時進行技術(shù)和設(shè)備的配套完善，這些技術(shù)設(shè)備包括：環(huán)境試車臺、2號高空艙、野外試車臺、快速反應(yīng)科研試制力量等。

4結(jié)論

發(fā)展我國航空事業(yè)是黨和國家的重要方針政策。大型飛機作為航空動力產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵組成，需要得到各個科研機構(gòu)的充分重視，尤其是在大涵道比渦扇發(fā)動機的研發(fā)領(lǐng)域，要不斷攻克技術(shù)難關(guān)，積極進行技術(shù)的自主創(chuàng)新，采取更加先進的技術(shù)設(shè)備，不斷推進大型飛機的研制開發(fā)，使得我國的航空航天工程能夠取得更大的進步，早日與國際接軌。

參考文獻

[1]黃國平，梁德旺，何志強. 大型飛機輔助動力裝置與微型渦輪發(fā)動機技術(shù)特點對比[J]. 航空動力學(xué)報，2008（02）：383-388.

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[3]蓋宇春，朱偉東，柯映林. 大型飛機總裝配中支撐點設(shè)計分析技術(shù)[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2013，47（12）：2176-2183.