試論航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展前景

劉鵬

摘 要：本文主要就航空發(fā)動機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和非傳統(tǒng)新型發(fā)動機(jī)進(jìn)行分析，然后對渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)以及民用航空發(fā)動機(jī)進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機(jī)；發(fā)展前景；新型發(fā)動機(jī)

1 通用航空發(fā)動機(jī)技術(shù)與非傳統(tǒng)新型發(fā)動機(jī)

1.1 通用航空發(fā)動機(jī)技術(shù)

為了滿足21世紀(jì)各種航空器發(fā)展的要求，航空發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)80年代末開始實(shí)施新的渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，鑒于計(jì)劃的成功實(shí)施和發(fā)動機(jī)對航空發(fā)展產(chǎn)生的重要作用，有的國家已經(jīng)擬訂了進(jìn)一步的發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。新計(jì)劃的主要目標(biāo)就是從2006年到2017年使以發(fā)動機(jī)能力（推重比/耗油率）與全壽命期成本之比來度量的經(jīng)濟(jì)承受性提高到10倍。航空發(fā)動機(jī)主要經(jīng)歷了兩個(gè)重要的歷史發(fā)展階段，首先在20世紀(jì)50年代前，大部分飛機(jī)均裝用活塞發(fā)動機(jī)，然而在第二次世界大戰(zhàn)之后渦輪燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的迅速發(fā)展，根據(jù)使用需求及經(jīng)濟(jì)性的需要，在最早的渦噴發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展出了諸多新的類型，如渦軸發(fā)動機(jī)、渦槳發(fā)動機(jī)、渦扇發(fā)動機(jī)、槳扇發(fā)動機(jī)、升力發(fā)動機(jī)等，但不論發(fā)動機(jī)如何變化，其核心還是壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪，也就是燃?xì)廨啓C(jī)。

航空發(fā)動機(jī)中通用核心機(jī)技術(shù)是多用途免維修發(fā)動機(jī)核心機(jī)發(fā)展技術(shù)，通用核心機(jī)為諸多渦輪發(fā)動機(jī)提供了一系列類似的核心機(jī)，從而達(dá)到了高通用性的目標(biāo)，在成本上也得到了相應(yīng)的降低。這一技術(shù)的主要優(yōu)勢就是軍民相關(guān)發(fā)展硬件能夠得到通用，這就在成本上得到了有效的降低，在技術(shù)向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化方面也得到了速度上的加快。而在智能發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)層面就比較多樣，壓氣機(jī)以及燃燒室等主動控制技術(shù)能夠有效提升性能，還有帶有專門診斷傳感器的精確實(shí)時(shí)性能以及壽命模型，從而實(shí)現(xiàn)故障自動診斷以及維修預(yù)報(bào)。除此之外，還有磁性軸承以及主動控制系統(tǒng)等技術(shù)。

1.2 非傳統(tǒng)新型發(fā)動機(jī)

以非傳統(tǒng)型的微機(jī)電技術(shù)為基礎(chǔ)的超微型無人機(jī)用渦輪發(fā)動機(jī)，以及超燃沖壓發(fā)動機(jī)等發(fā)動機(jī)也比較突出。超微型渦輪發(fā)動機(jī)能進(jìn)行組合，從而產(chǎn)生大功率的推力。而在脈沖爆震發(fā)動機(jī)類型方面，主要是通過脈沖式爆震波產(chǎn)生推力的發(fā)動機(jī)，主要由推力壁以及燃料供給、控制系統(tǒng)等組成，在結(jié)構(gòu)上相對比較簡單化，推重比也相對較高，并且在油資源上能得到有效節(jié)約。

還有超燃沖壓發(fā)動機(jī)，這一非傳統(tǒng)型的新發(fā)動機(jī)主要是燃燒室內(nèi)的氣流速度為超聲速的沖壓發(fā)動機(jī)。這一發(fā)動機(jī)就比較適用于高超聲速航空器以及跨大氣層飛行器的推進(jìn)裝置。除此之外，還有多電發(fā)動機(jī)，其主要是以支撐發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子非接觸式磁性軸承以及發(fā)動機(jī)軸上安裝的內(nèi)置式整體起動發(fā)電機(jī)作為核心，然后配上了分布式的電子控制系統(tǒng)為飛機(jī)系統(tǒng)提供電力驅(qū)動。為能解決石油資源量問題以及環(huán)境污染的問題，使特種航空器需求得到滿足，多年來都在為航空動力裝置探索著新的動力能源，其中燃料電池、太陽能電池等都是比較重要的新能源。

2 渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)與民用航空發(fā)動機(jī)

2.1 渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)

在所有的發(fā)動機(jī)發(fā)展中，從性能上來看有從低到高的一個(gè)發(fā)展過程，在原理上如果沒有出現(xiàn)大的變化，就不會有本質(zhì)性的改變。例如渦輪發(fā)動機(jī)這一技術(shù)，壓氣機(jī)自身的效率在四十年前是在81%～82%，當(dāng)前最好的壓氣機(jī)效率是在86%～87%，從效率的提升上來看，經(jīng)過了幾十年的時(shí)間效率提升了5%左右，所以對新型航空發(fā)動機(jī)的出路問題進(jìn)行考慮有其必要性。脈沖爆震發(fā)動機(jī)和旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機(jī)在當(dāng)前有了諸多機(jī)種，這些改變也是為能夠?qū)ふ业教嵘娇瞻l(fā)動機(jī)性能的技術(shù)嘗試，在當(dāng)前還處于初期的摸索階段，其中脈沖爆震發(fā)動機(jī)的噪聲相對比較大，工作的頻率也都沒有跟上去。而旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機(jī)運(yùn)用于航空發(fā)動機(jī)就會有很大的難度，先要對發(fā)動機(jī)的直徑問題進(jìn)行解決。對于當(dāng)前的航空發(fā)動機(jī)技術(shù)已經(jīng)是高級形式了，將會是現(xiàn)有航空渦輪發(fā)動機(jī)的后續(xù)機(jī)種。

2.2 民用航空發(fā)動機(jī)

民用飛機(jī)在當(dāng)前是最安全的運(yùn)輸工具，失事率每75萬個(gè)起降為一次。由于當(dāng)前的空運(yùn)發(fā)展速度比較快，所以在運(yùn)量上也會得到進(jìn)一步提升，在發(fā)動機(jī)的要求上也會有相應(yīng)的提升，主要是對排放污染的降低以及噪聲的降低要求，航空發(fā)動機(jī)在這一發(fā)展過程中具有比較突出的作用。我國航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展一直都牽動著國人的心，由于在航空發(fā)動機(jī)技術(shù)上和發(fā)達(dá)國家相比存在著很大的差距，我國在自行研制的軍用以及民用飛機(jī)發(fā)動機(jī)的能力上比較薄弱，這也是對民用航空發(fā)展的一個(gè)最大阻礙。

我國航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展在當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入快車道，一系列新的發(fā)動機(jī)項(xiàng)目也開始進(jìn)入比較關(guān)鍵的攻關(guān)階段。航空發(fā)動機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的為航空器飛行提供所需動力的熱力機(jī)械，是飛機(jī)的心臟，對飛機(jī)的整體性能和實(shí)用性產(chǎn)生直接的影響，也是一國綜合實(shí)力和國防實(shí)力的重要體現(xiàn)，因此，發(fā)展航空發(fā)動機(jī)業(yè)成為各個(gè)國家發(fā)展壯大的重要戰(zhàn)略性國策。中國航空發(fā)動機(jī)的提升潛力是巨大的，具有相當(dāng)廣闊的發(fā)展空間。預(yù)計(jì)，中國未來10年航空發(fā)動機(jī)業(yè)的整體規(guī)模將達(dá)到1.5萬億元，該行業(yè)有望取得新的突破。

3 結(jié)語

總而言之，我國航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展前景是比較廣闊的，在技術(shù)不斷進(jìn)步發(fā)展下，通過核心技術(shù)的突破，不僅要提高發(fā)動機(jī)的性能，還要提高發(fā)動機(jī)的可靠性、安全性、維修性、保障性等，這將作為我國航空發(fā)動機(jī)發(fā)展的重要指標(biāo)。此外，通過對航空發(fā)動機(jī)的通用技術(shù)以及其他新型航空發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的分析，希望有助于我國通用航空發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域取得更大的升級進(jìn)步，在新技術(shù)領(lǐng)域能有更多的創(chuàng)新發(fā)展。

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