【簡介：】本篇文章給大家談?wù)劇讹w機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)難點(diǎn)》對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。本文目錄一覽：
1、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)為什么那么難制造


2、航空發(fā)動(dòng)機(jī)有多難造？


3、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)為什么

本篇文章給大家談?wù)劇讹w機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)難點(diǎn)》對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助。

本文目錄一覽：

• 1、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)為什么那么難制造
• 2、航空發(fā)動(dòng)機(jī)有多難造？
• 3、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)為什么這么難造 原因是什么
• 4、航空發(fā)動(dòng)機(jī)有哪些尖端技術(shù)呢？有哪些制作難處呢？
• 5、航空發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為研發(fā)制造難度最大的現(xiàn)代工業(yè)造物，這么難造嗎？

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)為什么那么難制造

增材制造技術(shù)最重要的應(yīng)用首推航空航天領(lǐng)域。美國“增材制造路線圖”把航空航天需求作為增材制造的第一位工業(yè)應(yīng)用目標(biāo)，波音、GE、霍尼韋爾、洛克希德?馬丁等美國著名航空航天企業(yè)都是美國增材制造創(chuàng)新研究所（NAMII）的成員單位。澳大利亞政府于2012年2月宣布支持一項(xiàng)航空航天領(lǐng)域革命性的項(xiàng)目“微型發(fā)動(dòng)機(jī)增材制造技術(shù)”。2012年9月，英國技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)特別專家組在一份題為“ShapingourNationalCompetencyinAdditiveManufacturing”的專題報(bào)告中，也把航空航天作為增材制造技術(shù)的首要應(yīng)用領(lǐng)域。

1增材制造技術(shù)的優(yōu)勢

以3D打印制造技術(shù)為例，作為信息化和制造技術(shù)的高度融合，3D打印能夠?qū)崿F(xiàn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零件的無模具、快速、全致密、近凈成形，特別是對(duì)于激光立體成形和修復(fù)的零件，其力學(xué)性能同鍛件性能相當(dāng)，成為了應(yīng)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域技術(shù)挑戰(zhàn)的最佳新技術(shù)途徑。相對(duì)傳統(tǒng)制造技術(shù)，3D打印技術(shù)具有以下十大潛在優(yōu)勢。

（1）降低制造成本。對(duì)于傳統(tǒng)制造，產(chǎn)品形狀越復(fù)雜，制造成本越高。3D打印不會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)品形狀的復(fù)雜程度提高而消耗更多的時(shí)間或成本，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)為追求性能而呈現(xiàn)的大量形狀復(fù)雜的零件制造，3D打印無疑具有優(yōu)勢。

（2）適于產(chǎn)品多樣化。航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身就是“試出來的”產(chǎn)品，研制過程需要多次反復(fù)修改設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)上每一輪改進(jìn)都需要對(duì)模具進(jìn)行修改并增加制造成本，3D打印不需要針對(duì)產(chǎn)品的形狀改變而修改模具。

（3）最小化裝配和減重。通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，3D打印可以打印組合零件，減少產(chǎn)品裝配并降低產(chǎn)品重量。

（4）即時(shí)交付。3D打印可以按需打印，從而大大壓縮航空發(fā)動(dòng)機(jī)部分長周期零件的試制周期。

（5）拓展設(shè)計(jì)空間。受傳統(tǒng)制造方式限制，產(chǎn)品只能根據(jù)工藝的可實(shí)現(xiàn)性來設(shè)計(jì)，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片上氣?？椎男螤钪荒苁菆A形。3D打印可以使渦輪葉片的氣?？赘鶕?jù)冷卻效果要求設(shè)計(jì)成橢圓形或其他任意形狀。

（6）降低技能要求。傳統(tǒng)上，航空發(fā)動(dòng)機(jī)很多零件制造對(duì)操作人員技能有很高要求，甚至出現(xiàn)過個(gè)別零件只能由1人或少數(shù)幾人制造的情形。3D打印從設(shè)計(jì)文件中獲取各種指令，制造同樣復(fù)雜的產(chǎn)品，3D打印機(jī)所需的操作技能遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)鑄造。

（7）便攜制造。傳統(tǒng)的鑄造、鍛造一般僅能制造比設(shè)備小的產(chǎn)品。3D打印機(jī)調(diào)試好后，打印設(shè)備可以自由移動(dòng)，制造出比自身設(shè)備還要大的產(chǎn)品。

（8）降低浪費(fèi)。與傳統(tǒng)加工減材制造相反，3D打印制造屬于增材制造，航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)所使用的大量傳統(tǒng)金屬加工，大量原材料都在加工過程中被廢棄，而3D打印的“凈成形”大幅減少金屬制造浪費(fèi)量。

（9）材料組合。對(duì)于傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)制造方式來講，將不同材料組合（鑄造、鍛造等）成單一產(chǎn)品非常困難，3D打印有能力將不同原材料融合在一起。

（10）精確實(shí)體復(fù)制。類似于數(shù)字文件復(fù)制，3D打印未來將使得數(shù)字復(fù)制擴(kuò)展到實(shí)體領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)異地零件復(fù)制。

2應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1直接制造領(lǐng)域

金屬零件的直接增材制造的技術(shù)構(gòu)思，由美國聯(lián)合技術(shù)研究中心（UTRC）在1979年首先提出，其應(yīng)用對(duì)象就是制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤[2]。1994年，國際三大航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司之一的英國羅爾斯?羅伊斯公司（Rolls-Royce）與英國Crankfield大學(xué)一起探索航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的激光立體成形（LSF）制造技術(shù)。2000年，美國波音公司首先宣布采用LSF技術(shù)制造的三個(gè)鈦合金零件在F-22和F/A-l8E/F飛機(jī)上獲得應(yīng)用，并在2001年制定了LSF技術(shù)的美國國家標(biāo)準(zhǔn)（該標(biāo)準(zhǔn)在2011年進(jìn)行了修訂），由此在全球掀起了金屬零件直接增材制造的第一次熱潮。

2005年，西北工業(yè)大學(xué)將LSF技術(shù)與鑄造技術(shù)相結(jié)合，建立激光組合制造技術(shù)，解決了航空發(fā)動(dòng)機(jī)In961+GH4169合金復(fù)合軸承后機(jī)匣[4]的制造難題，保證了新型發(fā)動(dòng)機(jī)研制按時(shí)裝機(jī)試車。近年來，隨著金屬直接增材制造技術(shù)成熟度的逐漸提高，特別是金屬直接增材制造裝備的商用化，采用金屬直接增材制造技術(shù)進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的成形制造又逐漸受到了國內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司和研究機(jī)構(gòu)的重視。圖1顯示了德國EOS公司所展示的其所生產(chǎn)的選擇性激光熔化（SLM）裝備在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件制造的應(yīng)用潛力。

意大利Avio公司采用瑞典Arcam公司所生產(chǎn)的電子束熔化裝備（EBM）生產(chǎn)了TiAl低壓渦輪葉片。德國MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，除了將LSF技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的修復(fù)之外，近期也開始測試采用SLM技術(shù)直接制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)小型壓氣機(jī)靜子件。羅爾斯?羅伊斯航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司同樣也在考慮將金屬直接增材制造技術(shù)應(yīng)用于其先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化構(gòu)件的直接制造。普惠公司（PrattWhitney）則依托MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司，也在開展SLM技術(shù)直接制造PurePowerPW1100G-JM航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的測試工作，如圖2所示。

目前，美國GE公司已擁有各類金屬直接增材制造裝備300多臺(tái)套，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)金屬零件的直接增材制造方面已走在國際前列。近期，美國GE公司基于其航空發(fā)動(dòng)機(jī)高端零件直接制造的需求，通過收購美國Morris公司和意大利Avio公司，重點(diǎn)開展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件的SLM和EBM制造研究和相關(guān)測試。美國Morris公司采用SLM技術(shù)生產(chǎn)了大量的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件，如圖3所示，已經(jīng)擁有超過20臺(tái)最先進(jìn)的SLM設(shè)備。2013年底，GE公司宣布，將采用SLM技術(shù)為其下一代的GELeap發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)噴油嘴，每年的產(chǎn)量將達(dá)到40000個(gè)。GE公司發(fā)現(xiàn)，采用SLM技術(shù)生產(chǎn)噴嘴，生產(chǎn)周期可縮短2/3，生產(chǎn)成本降低50%，同時(shí)可靠性得到了大大的提高。

2.2增材修復(fù)領(lǐng)域

航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作的苛刻環(huán)境決定了其對(duì)零件制造的要求極高，在很長一段時(shí)間里，金屬直接增材制造重點(diǎn)還是著重于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的修復(fù)。致力于使LSF技術(shù)商用化的美國OptomecDesign公司，已將LSF技術(shù)應(yīng)用于T700美國海軍飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件的磨損修復(fù)，如圖4所示，實(shí)現(xiàn)了已失效零件的快速、低成本再生制造。德國MTU公司與漢諾威激光研究中心則將LSF技術(shù)用于渦輪葉片冠部組里面的硬面覆層或恢復(fù)幾何尺寸。

德國Fraunhofer研究所則重點(diǎn)研究了LSF技術(shù)在鈦合金和高溫合金航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷構(gòu)件修復(fù)再制造的應(yīng)用。英國Rolls-Royce航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司則將LSF技術(shù)用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的修復(fù)。瑞士洛桑理工學(xué)院W.Kurz教授的研究組采用LSF技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高溫合金單晶葉片的修復(fù)。在國內(nèi)，西北工業(yè)大學(xué)基于LSF技術(shù)開展了系統(tǒng)的激光成形修復(fù)的研究與應(yīng)用工作，已經(jīng)針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的激光成形修復(fù)工藝及組織性能控制一體化技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，并在小、中、大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、葉片、葉盤、油管等重要關(guān)鍵零件的修復(fù)中獲得廣泛應(yīng)用，如圖5所示。

3應(yīng)用前景

GE公司通過GRABCAD協(xié)會(huì)舉辦了一次基于金屬直接增材制造技術(shù)鈦合金發(fā)動(dòng)機(jī)支架的再設(shè)計(jì)大賽，共有56個(gè)國家的設(shè)計(jì)愛好者提交了697個(gè)參賽作品，其中冠軍設(shè)計(jì)將支架的重量從原設(shè)計(jì)的2.033kg減輕至327g，減重達(dá)84%。由于采用基于粉末床的SLM技術(shù)難以避免在零件生產(chǎn)中產(chǎn)生微小孔洞，造成疲勞性能降低，對(duì)于GE公司來說，采用SLM技術(shù)生產(chǎn)的零件主要用于生產(chǎn)異形管路和鑄件。為此，GE公司同時(shí)也在探索采用基于同步材料送進(jìn)技術(shù)的LSF技術(shù)生產(chǎn)高性能致密航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件。

圖6顯示了GE公司依托西北工業(yè)大學(xué)LSF技術(shù)所制造的GE90發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料寬弦風(fēng)扇葉片鈦合金進(jìn)氣邊和高溫合金機(jī)匣。其中，鈦合金進(jìn)氣邊長1000mm，壁厚0.8~1.2mm，最終加工變形僅0.12mm，通過了GE公司的測試。圖7所示為GE公司預(yù)計(jì)可在航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部位應(yīng)用金屬直接增材制造零部件的示意圖。GE公司預(yù)計(jì)采用金屬直接增材制造的零件，未來可占航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的50%，使其研發(fā)的大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)每臺(tái)至少減重454kg。

金屬直接增材制造技術(shù)已經(jīng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的制造上顯示了重要的應(yīng)用潛力和廣闊的應(yīng)用前景。不過，基于技術(shù)原理和制造成本，任何一項(xiàng)加工技術(shù)都有與其相適應(yīng)的零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的制造同樣如此?；诮饘僦苯釉霾闹圃旒夹g(shù)的成形精度、效率和成本特點(diǎn)，這項(xiàng)技術(shù)非常適用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)中具有輕量化要求的復(fù)雜構(gòu)件，特別是帶有內(nèi)部油路、管路的構(gòu)件，具有復(fù)雜凸緣或凸臺(tái)的構(gòu)件，具有復(fù)雜翼型的構(gòu)件，具有封閉或開孔蜂窩結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和集成異形通路的構(gòu)件。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)有多難造？

眾所周知，現(xiàn)如今我國的軍工科技經(jīng)過數(shù)十年的不斷發(fā)展，已經(jīng)成為了世界少數(shù)幾個(gè)軍工業(yè)非常強(qiáng)大的國家，尤其是在隱形戰(zhàn)斗機(jī)和帶薪運(yùn)輸機(jī)方面，我國已經(jīng)走在了世界的前列，畢竟我國是世界上第二個(gè)研制出隱形戰(zhàn)斗機(jī)的國家，也是世界上少數(shù)幾個(gè)能夠獨(dú)立研制大型運(yùn)輸機(jī)的國家。

然而就是在這樣的情況下，我國卻也有一些短板，如發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域就是如此?？梢哉f現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)可謂是限制我國戰(zhàn)斗機(jī)和運(yùn)輸機(jī)最大的阻礙之一，我國的殲20隱形戰(zhàn)斗機(jī)雖然先進(jìn)，但因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的不給力，使得其戰(zhàn)斗力受到了極大的限制。

其擁有的先進(jìn)性能完全發(fā)揮不出來，也是非?？上Я恕６从^美國，其F22隱形戰(zhàn)斗機(jī)所搭載的F119發(fā)動(dòng)機(jī)，是目前世界上最先進(jìn)的幾款發(fā)動(dòng)機(jī)之一，其涉及到的技術(shù)非常復(fù)雜和繁多。

就是在這樣的情況下，我國卻也有一些短板，如發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域就是如此。可以說現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)可謂是限制我國戰(zhàn)斗機(jī)和運(yùn)輸機(jī)最大的阻礙之一，我國的殲20隱形戰(zhàn)斗機(jī)雖然先進(jìn)，但因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的不給力，使得其戰(zhàn)斗力受到了極大的限制。

哪怕將這樣一臺(tái)先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)擺到我們眼前，也無法短時(shí)間內(nèi)仿制甚至根本無法仿制。因?yàn)橹圃爝@樣的發(fā)動(dòng)機(jī)不僅要各個(gè)部件的材料組成和配比，還需要相應(yīng)的尖端加工技術(shù)。所以哪怕把美軍F-119發(fā)動(dòng)機(jī)圖紙搞到手，各國也沒有難理解進(jìn)行仿制，由此可見美國的發(fā)動(dòng)機(jī)性能之強(qiáng)和其發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)之復(fù)雜。

所以即使中國在，近些年來發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域進(jìn)步很大，但與美國相比還有很大的差距，還是需要非常努力才行。

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)為什么這么難造 原因是什么

1、因?yàn)轱w機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)部件都相當(dāng)難造，各個(gè)部件在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的復(fù)雜環(huán)境下工作且相互影響很大，加之高性能、長壽命、高可靠、輕重量、隱身、經(jīng)濟(jì)性、安全性等要求和日益苛刻的環(huán)保性約束，已經(jīng)成為一個(gè)逼近極限的綜合性產(chǎn)品。

2、與航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相比，航空發(fā)動(dòng)機(jī)并非一次性使用，要求在惡劣的使用條件下，能夠重復(fù)、可靠使用，對(duì)耐久性具有苛刻的要求。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍相當(dāng)寬廣且工作環(huán)境極其惡劣的高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的熱力機(jī)械裝置。航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的物理、化學(xué)現(xiàn)象非常復(fù)雜，目前仍然不能完全從理論上給予詳細(xì)、準(zhǔn)確的描述，只能依靠實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

3、而且先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，需要長時(shí)間的技術(shù)儲(chǔ)備和積累，需要大量優(yōu)秀、專業(yè)的設(shè)計(jì)人員不斷的探索。以渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為例，它就是兩端開口的圓筒，但在內(nèi)部安裝有十幾級(jí)風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪，以及傳動(dòng)軸、主燃燒室、加力燃燒室和噴管，數(shù)萬個(gè)零部件。但就是這樣一個(gè)直徑約1米、長度4到5米的圓筒能夠持續(xù)不斷地產(chǎn)生上萬公斤、相當(dāng)于自身重量8到10倍的推力，這就是它的神奇之處。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)有哪些尖端技術(shù)呢？有哪些制作難處呢？

航空發(fā)動(dòng)機(jī)在材料、加工、裝配、設(shè)計(jì)和自動(dòng)化方面是制造業(yè)的最前沿。 在材料方面，從燃燒室出來的氣體有時(shí)接近1800K，這超過了我們大多數(shù)鋼材保持強(qiáng)度所需的溫度，所以我們必須借助于新的單晶材料。除了溫度的困難外，強(qiáng)度也很重要。還有什么？光是材料的進(jìn)步是不夠的。高溫渦輪機(jī)的葉片仍然需要冷卻，也就是說，在葉片上打 "孔"，以創(chuàng)造一個(gè)葉片冷卻的通道。如何創(chuàng)建這個(gè)通道？如何防止這個(gè)通道對(duì)葉片強(qiáng)度影響過大？這些都是問題。

裝配：眾所周知，大部分的壓縮機(jī)葉片都是 "鑲嵌 "在輪轂上的。除了葉片、軸、軸承外，這些部件的安裝也需要熟練的裝配工人--我們就是缺乏。為了解決這些問題，我們不僅需要資金、人力和物力，還需要時(shí)間。西方國家對(duì)葉片（或機(jī)翼）的研究已有幾百年的歷史，如美國的NACA機(jī)翼、德國的卡爾斯魯厄機(jī)翼等，這些都是通過多年的實(shí)驗(yàn)積累起來的--當(dāng)然，現(xiàn)在用得不多。在一個(gè)葉片大多是三維扭曲的時(shí)代，一個(gè)一個(gè)地造，一個(gè)一個(gè)地實(shí)驗(yàn)，是特別乏味的。

這種時(shí)間上的困難不僅體現(xiàn)在葉片上，整個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)也需要時(shí)間的積累。壓縮機(jī)有幾級(jí)？壓縮機(jī)采用什么變形規(guī)律？多大的軸？多大的渦輪機(jī)？旁通比是多少？對(duì)于這種與流體有關(guān)的東西，人類世界還沒有多少準(zhǔn)確的理論分析，目前流行的數(shù)值模擬受限于算法的選擇和精度，不能提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，只能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)--然后積累龐大的數(shù)據(jù)庫供我們組合和模型設(shè)計(jì)。

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航空發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為研發(fā)制造難度最大的現(xiàn)代工業(yè)造物，這么難造嗎？

航空發(fā)動(dòng)機(jī)（尤其是軍用）要在非常有限的體積內(nèi)追求極致的性能，需要更尖端的材料和更精細(xì)的設(shè)計(jì)，材料能滿足幾百至幾千小時(shí)的穩(wěn)定工作就可以了。三轉(zhuǎn)子（三軸）發(fā)動(dòng)機(jī)的是英國羅爾斯·羅伊斯，比如羅羅以前的RB211系列和目前的瑞達(dá)系列。

法國沒有能力搞先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，目前有能力搞先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的只有兩個(gè)國家三個(gè)公司，即英國的羅羅，美國的GE和普惠，效率，推力和涵道比，增壓比，渦輪前溫度都有匹配關(guān)系。渦輪前溫度越高，匹配的總增壓比會(huì)提高，民用大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比盡量增大，匹配的風(fēng)扇亞比會(huì)降低，軍用小涵道比是盡量提高渦輪前溫度，它的要求和民用不同。感覺已經(jīng)到了現(xiàn)有常用材料的瓶頸了，鎳基合金承載溫度從700升到1000℃提升的比較快，到1100℃再往上就很難了。1400℃是鎳基合金的熔點(diǎn)范圍，現(xiàn)在已經(jīng)0.8Tm了，更高的溫度只能指望陶瓷葉片或復(fù)合材料葉片了。

現(xiàn)在的航空發(fā)動(dòng)機(jī)有離心式和軸流式

地面燃?xì)廨啓C(jī)希望實(shí)現(xiàn)高效率、低成本、耐久性和長時(shí)可靠性（溫度相對(duì)低一點(diǎn)，要求材料在更長時(shí)間的（10萬小時(shí)級(jí)）穩(wěn)定運(yùn)行），對(duì)體積要求相對(duì)低一點(diǎn)。地面燃?xì)廨啓C(jī)工況相對(duì)穩(wěn)定（比如電站），材料能使用更長的時(shí)間；而航發(fā)工況更復(fù)雜（起飛、爬升、巡航、劇烈機(jī)動(dòng)）導(dǎo)致材料失效更快。這兩個(gè)領(lǐng)域要做好的話，都需要幾十年的持續(xù)投入和積累。如果德國和日本要搞先進(jìn)航發(fā)的話，不少東西也是得從頭開始。戰(zhàn)后德國的人才流失嚴(yán)重，國防工業(yè)也被壓制。此外也存在需求不足的因素。畢竟歐洲要直面蘇聯(lián)的壓力，MD在歐洲防務(wù)是很上心的，歐洲人只要想要，總能從美國人那里搞到配備先進(jìn)航發(fā)的戰(zhàn)斗機(jī)。德國雖然在燃機(jī)領(lǐng)域頗有建樹，但是航發(fā)和燃機(jī)的差異還是很大的，沒有足夠的驅(qū)動(dòng)力，幾大巨頭們也不愿走這條無止境燒錢的路。

MTU利用自己在燃機(jī)領(lǐng)域積累的雄厚實(shí)力，參加了不少航發(fā)的國際合作，大多負(fù)責(zé)壓氣機(jī)和低壓渦輪部分；核心機(jī)一般都是交給美英的合作中完成，這也算是術(shù)業(yè)有專攻吧。臺(tái)風(fēng)配備的EJ200好像也是RR負(fù)責(zé)核心機(jī)，德國人搞壓氣機(jī)?？湛偷暮桨l(fā)都是固定的幾家采購，RR（trent系列）、GE和PW（GP系列)或者一些合作成立的公司（像IAE的V2500），德國可能還是以參與為主。自然科學(xué)，和工業(yè)是可以積累一步一步往前走，所謂后人站在巨人肩膀上。接下來二流的人才從事商業(yè)貿(mào)易，三流的進(jìn)了IT行業(yè)。那搞技術(shù)的，認(rèn)清形勢以后還能堅(jiān)持的就只有四流的了。最后的最后，把科研落實(shí)到生產(chǎn)的現(xiàn)場工人，他們是被很多人看不起的，航發(fā)卻要通過他們的雙手生產(chǎn)，組裝，調(diào)試。

這長圖片更直觀

我個(gè)人認(rèn)為航發(fā)追求的是極端惡劣條件下（高溫高壓高應(yīng)力）保證長期的、穩(wěn)定的、極端的性能。這個(gè)高溫就難倒了很多領(lǐng)域：半導(dǎo)體工業(yè)有很多技術(shù)難點(diǎn)，但是常溫或100~200℃左右的問題起碼可以通過各種常見設(shè)備（SEM，TEM，F(xiàn)IB，3DAP等等）進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)方法也是成熟的，即使是原位研究是可能的。而在航發(fā)中，如高速（甚至是超音速）氣流中的燃燒問題、材料在極高溫度下（1000℃）的蠕變以及相變過程的原位研究等就是用現(xiàn)有手段難以實(shí)現(xiàn)的。

對(duì)物理過程的認(rèn)識(shí)和工程方面的實(shí)踐都存在巨大困難的前提下，還要不斷推進(jìn)技術(shù)前沿，我認(rèn)為是能稱得上最難。準(zhǔn)確來說是風(fēng)扇帶動(dòng)的外涵氣流產(chǎn)生了超過整機(jī)80%以上的推力，單個(gè)葉片上的氣動(dòng)載荷超過2噸，而工作時(shí)的離心載荷更是達(dá)到13噸以上，而GE90-115B的復(fù)合材料+鈦合金包邊葉片更是作為工藝品在博物館展出(具體哪個(gè)博物館想不起名字了)，而作為GE90的后輩GEnx將風(fēng)扇葉片減少至19片，其單片葉片所承受的氣動(dòng)載荷更大(具體數(shù)值沒有查過)。

馬赫數(shù)較低的階段，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)效率高

渦輪其實(shí)是個(gè)能量轉(zhuǎn)換的部件，就像水輪機(jī)的渦淪把水流的勢能轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)能再來發(fā)電。航發(fā)渦輪是把燃油燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為渦輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能，繼而帶動(dòng)風(fēng)扇和壓氣機(jī)產(chǎn)生推力。渦輪溫度越低，燃油的熱能散失的越多，轉(zhuǎn)化效率越低，所以這是沒辦法的事情。合金葉片對(duì)高溫的承載能力有限，可不可以換種思路，將材料的研究著力于耐高溫涂料上，高溫涂料經(jīng)過特殊的工藝處理能達(dá)到很好的效果，可以減少對(duì)金屬材料的依賴，轉(zhuǎn)而在涂料材料上去的巨大突破。目前來看，未來可能的替代材料是陶瓷基復(fù)合材料（CMC），它的溫度能比金屬高很多，甚至不需要涂層，但是還有很多問題需要解決。據(jù)說GE搞過實(shí)驗(yàn)，結(jié)果我還不了解。這應(yīng)該還是很有希望的一條路。

發(fā)動(dòng)機(jī)材料不是任何東西都離不開鐵，而是鐵作為雜質(zhì)不太好完全消除，而且現(xiàn)在國內(nèi)的鎳基高溫合金國軍標(biāo)鐵含量也已經(jīng)可以降低到0.05%，實(shí)際產(chǎn)品鐵含量更低。而且也不是所有的鎳基高溫合金都不含鐵，比如發(fā)動(dòng)機(jī)中用量最大的IN718合金，是含有18%的鐵，因?yàn)殍F便宜。還有，發(fā)動(dòng)機(jī)材料選用鎳基而不是鐵基最主要的原因并不是鐵的蠕變溫度問題，而是因?yàn)殍F會(huì)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，鎳則不會(huì)。此外，鈷基材料是更好的高溫結(jié)構(gòu)材料，但鈷價(jià)格太昂貴，所以綜合來說鎳基材料是最優(yōu)的。航空發(fā)動(dòng)機(jī)為了進(jìn)氣順暢，是沒有致密濾網(wǎng)這種東西的，最多在入口安裝慣性或者離心分離器。只有地面裝備的燃?xì)廨啓C(jī)如M1 Abrams裝備的AGT1500燃?xì)廨啓C(jī)，出于使用環(huán)境需要，才會(huì)加裝濾網(wǎng)，不過M1每次大修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)許多壓氣機(jī)葉片都被沒過濾干凈的沙粒打出凹坑或者邊緣受損。

早期的風(fēng)扇是窄弦風(fēng)扇，由實(shí)心鈦合金鍛造而成

俄羅斯(前蘇聯(lián))很擅長利用系統(tǒng)工程理論，將一個(gè)個(gè)不夠先進(jìn)的零部件整個(gè)成為整體性能突出的產(chǎn)品，最典型的莫過于前蘇聯(lián)米格25殲擊機(jī)。和歐美同類軍工產(chǎn)品相比，俄羅斯的相關(guān)產(chǎn)品具有易于維護(hù)，粗獷的特點(diǎn)。不能說精良的、精密的就一定是好的，各有各的優(yōu)點(diǎn)。二戰(zhàn)時(shí)期的蘇德戰(zhàn)場將兩種風(fēng)格的優(yōu)缺點(diǎn)暴露無遺：德式坦克(虎式、豹式等)做工十分精良，制造工藝在當(dāng)時(shí)相當(dāng)先進(jìn)，但對(duì)維護(hù)的要求很高，產(chǎn)量低，在惡劣的蘇聯(lián)冬季氣候中無法有效發(fā)揮自身的效力；反觀蘇式坦克(如T-34)，結(jié)構(gòu)簡單，可利于大規(guī)模制造，操作更簡單，斯大林格勒拖拉機(jī)廠的工人在生產(chǎn)出一臺(tái)T-34后自己就駕駛著上戰(zhàn)場了。隨著戰(zhàn)事的不斷進(jìn)行，德軍裝備戰(zhàn)損嚴(yán)重，不能得到及時(shí)補(bǔ)充，而蘇軍的裝備源源不斷涌向戰(zhàn)場，最后德軍被活活拖垮。

所以，極端追求設(shè)備的先進(jìn)性成為很多人的誤區(qū)，如何是現(xiàn)有設(shè)備發(fā)揮最大效力可能是需要重點(diǎn)解決的問題。飛天巡洋，動(dòng)力先行，航發(fā)技術(shù)關(guān)乎國家軍事力量，是各國最精尖端技術(shù)的集合，其面臨的問題之廣之繁之困難，試驗(yàn)成本之高是難以想象的，比如渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度越高性能越好，但哪種材料怎樣處理可以在如此高溫下的使用就成為了絕對(duì)屏障，因?yàn)椴豢赡苋ジF舉試驗(yàn)。航發(fā)看似粗曠實(shí)則精密之極。

航發(fā)和燃?xì)廨啓C(jī)的做功過程是布雷頓循環(huán)

開發(fā)新材料的腳步從未停下，只是在這種環(huán)境下滿足要求的材料確實(shí)比較難開發(fā)?，F(xiàn)在也有脈沖爆震和超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的研究，但是在跨音速段，渦扇確實(shí)是非常有優(yōu)勢。希望以后能有反重力引擎吧。內(nèi)流空氣系統(tǒng)對(duì)維持發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工作條件的穩(wěn)定十分重要，如果稍有閃失就可能導(dǎo)致部件局部過熱或者零件間隙偏差過大進(jìn)而影響性能甚至導(dǎo)致安全事故。鈦合金一般用在風(fēng)扇和壓氣機(jī)葉片，工作溫度比較低，正常情況下不會(huì)發(fā)生鈦火。我以前看過一篇關(guān)于鈦火的論文，主要原因一方面是外物撞擊等造成的劇烈摩擦、沖擊導(dǎo)致壓氣機(jī)鈦合金葉片發(fā)生鈦火；另一方面就是喘振等導(dǎo)致高溫氣體從燃燒室反向沖到壓氣機(jī)，導(dǎo)致葉片發(fā)生鈦火。

為了提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能，RR搞的三轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，pw搞的是齒輪傳動(dòng)，目的都是解藕中壓渦輪或低壓渦輪與風(fēng)扇或中壓壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速（傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，他們是在一根軸上）。大函道比發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇要求葉尖盡量不超音，而風(fēng)扇直徑很大，所以風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不能太高，否則效率惡化。低壓渦輪增好相反，轉(zhuǎn)速越高效率越高。一個(gè)繩子栓了兩螞蚱，只能互相妥協(xié)。我比較關(guān)心航發(fā)的軸承使用和維護(hù)，以現(xiàn)在高氮合金鋼軸承（內(nèi)外圈）氮化硅（陶瓷球滾動(dòng)體）還是無法滿足航發(fā)的實(shí)際工況溫度要求。

那就需要潤滑系統(tǒng)的補(bǔ)充，首先是滿足高速、高溫、高負(fù)載（高扭矩）能形成良好油膜，其次需要潤滑油交換帶走熱量，并冷卻后輸回（油路循環(huán)系統(tǒng)）。軸流式更適合多級(jí)排列，提高壓氣比，但是相應(yīng)的就出現(xiàn)了空氣倒流的可能，所以引入了可調(diào)靜止葉片的概念，和放氣活門的概念防止喘震，另外n1 n2轉(zhuǎn)子的速度匹配也要精確控制，因?yàn)閚1可以認(rèn)為空轉(zhuǎn)，而n2卻要帶動(dòng)其他附件轉(zhuǎn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)子間的速度匹配也十分困難，就更不用說Rb211及其后來的三轉(zhuǎn)子系列了，所以能搞三轉(zhuǎn)子技術(shù)的公司很少。

壓氣機(jī)采用轉(zhuǎn)子+靜子的結(jié)構(gòu)

但為什么一定要搞三轉(zhuǎn)子呢？因?yàn)槿D(zhuǎn)子相對(duì)于2轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)的壓縮過程更平滑，更加不容易喘震、也就是說可以提高壓氣比，從而提高渦輪錢燃?xì)饪倝?，提高推力，換句話說，如果難度不大，轉(zhuǎn)子越多可能從某一角度說，發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)越好。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了活塞，渦噴，渦扇三代了，渦扇的潛力也基本到頭了，新一代超燃沖壓以及爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)我們和西方站在同一起跑線上，雖然我們基礎(chǔ)方面還是會(huì)差一點(diǎn)，但是靠著集中力量辦大事的優(yōu)勢，下一代發(fā)動(dòng)機(jī)上和美英比肩還是很有可能的。

關(guān)于《飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)難點(diǎn)》的介紹到此就結(jié)束了。