涡扇发动机叶片材料

涡扇发动机的发展

涡扇发动机的发展

引子

涡扇发动机是喷气发动机的一个分枝，从血原关系上来说涡扇发动机应该算得上是涡喷发动的小弟弟。从结构上看，涡扇发动机只不过是在涡喷发动机之前（之后）加装了风扇而 已。然而正是这区区的几页风扇把涡喷发动机与涡扇发动机严格的区分开来。涡扇发动机这个“小弟弟”仗着自已身上的几页风扇也青出与蓝。

现代的军用战斗机要求越来越高的机动性能，较高的推重比能赋予战斗机很高的垂直机动能力和优异的水平加速性能。而且在战时，如果本方机场遭到了对方破坏，战斗机还可以利用大推力来减少飞机的起飞着陆距离。比如装备了F-100-PW-100的F-15A当已方机机的跑道遭到部分破坏时，F-15可以开全加力以不到300米的起飞滑跑距离起飞。在降落时可以用60度的迎角作低速平飞，在不用减速伞和反推力的情况下，只要500米的跑道就可以安全降落。

更高的推重比是每一个战斗机飞行员所梦寐以求的。但战斗机的推重比在很大和度上是受发动机所限--如果飞机发动机的推重比小于6一级的话，其飞机的空战推重比就很难达到1，如果强行提高飞机的推重比的话所设计的飞机将在航程、武器挂载、机体强度上付出相当大的代价。比如前苏联设计的苏-11战斗机使用了推重比为4.085的АЛ-

1. 涡扇发动机的优缺点 答：涡扇发动机的优点是：在高亚音速范围内, 和涡喷发动机相比较,涡扇发动机具有推力大, 推进效率高, 噪音低, 燃油消耗率低等特点。 涡扇发动机的缺点是

? 风扇直径大, 迎风面积大, 因而阻力大, 结构复杂 ? 涡扇发动机的速度特性不如涡喷发动机

? 涵道比较高时, 随飞行速度的增大, 推力很快下降, 因此, 涡扇发动

机只适用于高亚音速内飞行

2. 涡扇发动机的质量附加原理 答：质量附加原理：当发动机获得一定的机械能之后, 通过将这部分可用能的重新分配, 将内涵得到的一部分能量传递给外涵, 以增加发动机的总空气流量, 降低其排气速度, 降低噪音, 在一定的飞行速度内, 增大发动机的推力, 降低燃油消耗率。

3. 为什么说航空燃气轮机既是热机又是推进器？

答:燃气涡轮发动机是将燃油燃烧释放出的热能转变为机械能的装置。它既是热机又是推进器，因为它是由高速流过发动机的燃气对发动机的反作用力来推动飞机运动的一种热机.

4. 离心式压气机由哪些部件组成，各部件是如何工作的？

答：导风轮, 工作叶轮, 扩压器, 集气管等部分组成

导风轮：安装在叶轮的进口处，其通道是收敛形的 使气流拐弯并以一定

航空发动机叶片制造及装备项目

项目申请报告

青岛中联航空科技有限公司2014.10

1

目 录

第一章 项目的意义及必要性 ................................. 1 1.1 项目承担单位及产品介绍 ................................ 1 1.2 国内外现状及技术发展趋势 .............................. 1 1.3 对产业发展的作用与影响 ................................ 4 1.4 市场分析 .............................................. 7 1.5 与国家高技术产业化专项总体思路、原则、目标等关联情况 . 11 第二章 项目的技术基础 .................................... 13 2.1 成果来源及知识产权情况 ............................... 13 2.2 已完成的研究开发工作 ................................. 14 2.3 工艺技术方案 ...............

中国军用涡扇发动机 WS-9（秦岭）涡扇发动机 Al-222-25 发动机 RD-93发动机 AL-31FN发动机 WS10（太行）发动机 WS13（泰山）发动机 WS15（峨眉）发动机 D-30KP-2发动机 WS18发动机 WS20发动机 WS-9（秦岭）涡扇发动机

技术数据

最大直径（mm） 1095

长度（mm） 5211 质量（kg） 1527 最大加力推力（daN） 9800 中间推力（daN） 6370 加力耗油率（kg/daN/h） 2.02 耗油率（kg/daN/h） 0.67 推重比 6.55

空气流量（kg/s） 96.9

涵道比 0.62 总增压比 21.5 涡轮进口温度（K） 1550 装备： 歼轰7/7A/7B

Al-222-25发动机

技术数据

长度: 1,960 mm（77.17 in） 直径: 640 mm（25.20 in）

净重: 440 kg（970.03 lb）于基本配置 560 kg（1,234.59 lb）于加力配置 最大推力:2520kgf/24.7kN（

摘 要

摘 要

本论文着重论述了涡轮叶片的故障分析。首先引见了涡轮叶片的一些根本常

识；对涡轮叶片的结构特点和工作特点进行了详尽的论述，为进一步分析涡轮叶片故障做铺垫。接着对涡轮叶片的系统故障与故障形式作了阐明，涡轮叶片的故障形式主要分为裂纹故障和折断两大类，通过图表的形式来阐述观点和得出结论；然后罗列出了一些实例（某型发动机和涡轮工作叶片裂纹故障、涡轮工作叶片折断故障）对叶片的故障作了详细剖析。最后通过分析和研究，举出了一些对故障的预防措施和排除故障的方法。

关键词：涡轮叶片论述，涡轮叶片故障及其故障类型，故障现象，故障原因，排除方法

ABSTRACT

ABSTRACT

This paper emphatically discusses the failure analysis of turbine blade.First introduced some basic knowledge of turbine blades;The structure characteristics and working characteristics of turbine blade were described in she wants,for the further

航空发动机叶片材料及制造技术现状

在航空发动机中，涡轮叶片由于处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被列为第一关键件，并被誉为“王冠上的明珠”。涡轮叶片的性能水平，特别是承温能力，成为一种型号发动机先进程度的重要标志，在一定意义上，也是一个国家航空工业水平的显著标志【007】。

航空发动机不断追求高推重比，使得变形高温合金和铸造高温合金难以满足其越来越高的温度及性能要求，因而国外自7O年代以来纷纷开始研制新型高温合金，先后研制了定向凝固高温合金、单晶高温合金等具有优异高温性能的新材料；单晶高温合金已经发展到了第3代。8O年代，又开始研制了陶瓷叶片材料，在叶片上开始采用防腐、隔热涂层等技术。

1 航空发动机原理简介

航空发动机主要分民用和军用两种。图1是普惠公司民用涡轮发动机主要构件；图2是军用发动机的工作原理示意图；图3是飞机涡轮发动机内的温度、气流速度和压力分布；图4是罗尔斯-罗伊斯喷气发动机内温度和材料分布；图5为航空发动机用不同材料用量的发展变化情况。

图1 普惠公司民用涡轮发动机主要构件

图2 EJ200军用飞机涡轮发动机的工作原理

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图3 商用涡轮发动机内的温度、气流速度和压力分布

图4 罗尔斯-罗伊斯喷气发动机内温

第23卷 增刊 2 钢铁研究学报 Vol.23, Supplement 2 2011年12月 Journal of Iron and Steel Research December 2011

航空发动机涡轮叶片材料的应用与发展

董志国， 王 鸣， 李晓欣， 滕佰秋

（沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015）

摘 要：从技术发展的角度介绍了航空发动机涡轮叶片材料的应用情况，阐述了涡轮叶片设计思想的发展、对未来涡轮叶片可供选用的新材料进行了前瞻。

关键词：航空发动机；涡轮叶片；高温合金；发展

Application and Progress of Materials for Turbine Blade

of Aeroengine

DONG Zhi-guo, WANG Ming, LI Xiao-xin, TENG Bai-qiu

(Shenyang Aeroengine Research Institute, S

第23卷 增刊 2 钢铁研究学报 Vol.23, Supplement 2 2011年12月 Journal of Iron and Steel Research December 2011

航空发动机涡轮叶片材料的应用与发展

董志国， 王 鸣， 李晓欣， 滕佰秋

（沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015）

摘 要：从技术发展的角度介绍了航空发动机涡轮叶片材料的应用情况，阐述了涡轮叶片设计思想的发展、对未来涡轮叶片可供选用的新材料进行了前瞻。

关键词：航空发动机；涡轮叶片；高温合金；发展

Application and Progress of Materials for Turbine Blade

of Aeroengine

DONG Zhi-guo, WANG Ming, LI Xiao-xin, TENG Bai-qiu

(Shenyang Aeroengine Research Institute, S

兵工自动化Or na c nd s r t d n e I u t y Au om a i n to

2 l.9 0 3O

3 () 29

d i O 7 9/ g d 2 1 . 9 Ol o:1 . 6 0 b z h. 0 3 0 . 5

发动机转子叶片的动力学分析唐驾时，彭海(南大学机械与运载工程学院工程力学系，长沙 4 0 8 )湖 1 0 2

摘要：为更好地了解和掌握发动机叶片的固有振动特性，对某发动机转子叶片进行模态分析和谐响应分析。利 用大型有限元计算软件 A S S采用三维实体单元建立有限元模型，到了不同材质叶片的前 8阶固有频率和振型， NY,得 并将分析结果与实验结果比较。结果表明：钛合金更适合作为叶片的铸造材料；在简谐载荷作用下，叶顶的响应要远大于叶根部的响应值；采用 2节点的三维实体单元计算精度高；定轴转动叶片的离心力载荷主要影响叶片的扭转 0振动频率。

关键词：转子叶片；模态分析；振动；有限元中图分类号：T 2 1 . P 7 2文献标志码：A

T eDy a c a y i fE g n t rBl d h n mi s An l sso n i eRo o a eT n i s i Pe g Ha a

发 动 机

1.涡喷发动机的工作原理 ？P10

涡喷发动机以空气为介质，进气道将所需的的外界空气以最小的流动损失送到压气机；压气机通过高速旋转的叶片对空气压缩做功，提高空气的压力；空气在燃烧室内和燃油混合燃烧，将燃料化学能转变成热能，生成高温高压燃气；燃气在涡轮内膨胀，将热能转为机械能，驱动涡轮旋转，带动压气机；燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，燃气以较高速度排出，产生推力。

2.涡轮发动机的特征，有几个特性?P P10 P67

特征：发动机作为一个热机，它将燃料的热能转变为机械能，同时作为一个推进器，它利用所产生的机械能使发动机获得推力。

发动机特性包括： 转速特性、高度特性、速度特性。

保持飞机高度和飞机速度不变段情况下，发动机推力和燃油消耗率随发动机转速的变化规律叫发动机转速特性。

在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞机速度不变时，发动机的推力和燃油消耗率随飞机的高度的变化规律叫高度特性。

在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞行高度不变时，发动机的推力和燃油消耗量随飞机速度（或马赫数）的变化规律叫速度特性 3.影响热效率的因素？P18

热效率表明，在循环中加入的热量有多少变为机械功。因素有加热比（涡轮前燃气总温），压气机增压比