一代新材料，一代新型發(fā)動(dòng)機(jī)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)材料的需求

劉大響

(1北京航空航天大學(xué)，北京 100191；2 中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司，北京100097)

一代新材料，一代新型發(fā)動(dòng)機(jī)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其對(duì)材料的需求

劉大響1，2

(1北京航空航天大學(xué)，北京 100191；2 中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司，北京100097)

在對(duì)世界航空動(dòng)力技術(shù)加速發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述的基礎(chǔ)上，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵材料技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)進(jìn)行分析研究，并按照一代新材料、一代新型發(fā)動(dòng)機(jī)的思路，提出先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件和系統(tǒng)對(duì)材料技術(shù)的發(fā)展需求，并從質(zhì)量穩(wěn)定性和工藝成熟度、工程化研究和驗(yàn)證、材料體系和數(shù)據(jù)、復(fù)合材料、適航取證等方面，對(duì)提高我國材料技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平提出了建議。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)；新材料；需求分析；研究和驗(yàn)證；建議

Abstract： Based on the brief review of accelerated developing status of aircraft power technology in the world, the present status and developing trend of key materials technology for aero-engine were analyzed. In accordance with the idea of “one generation of new material, one generation of new type engine”, development requirements for the materials technology of the system and main parts of aero-engine were proposed. Suggestions for improving development and application level of the materials technology in China were presented from aspects of quality stability and technical maturity, investigation and verification for engineering, materials system and data, composite materials, airworthiness certificate，etc.

Keywords：aero-engine; new materials; analysis for requirements; investigation and verification; suggestions

1 世界航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)呈加速發(fā)展態(tài)勢(shì)

從二戰(zhàn)結(jié)束到21世紀(jì)初，軍用噴氣戰(zhàn)斗機(jī)及其動(dòng)力的發(fā)展大致經(jīng)歷四次更新?lián)Q代。推重比8一級(jí)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是目前世界主要大國現(xiàn)役第三代主力戰(zhàn)斗機(jī)的動(dòng)力。第四代推重比10發(fā)動(dòng)機(jī)從20世紀(jì)80年代中期開始發(fā)展，其典型機(jī)種有美國的F119、西歐四國的EJ200、法國的M88-Ⅲ、俄羅斯的AЛ-41Ф。2005～2007年開始，配裝推重比10一級(jí)先進(jìn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的第四代戰(zhàn)斗機(jī)(如美國的F/A-22和F-35)，已經(jīng)陸續(xù)取代現(xiàn)役的第三代戰(zhàn)斗機(jī)，成為美國和部分西方國家，甚至我國部分周邊國家和地區(qū)21世紀(jì)上半葉的主戰(zhàn)機(jī)種。

民用運(yùn)輸機(jī)和旅客機(jī)的動(dòng)力也大致經(jīng)歷了四個(gè)階段。早期為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，1949年出現(xiàn)了第一種用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)“埃汶”為動(dòng)力的民航客機(jī)——“彗星號(hào)”，標(biāo)志著民用飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代的到來。第三階段為20世紀(jì)60年代初的低涵道比(1.5～2.5)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，耗油率為0.07～0.08kg/(N·h)，廣泛用于波音-727、-737，DC-9，“三叉戟”等飛機(jī)，逐步代替了耗油率高、經(jīng)濟(jì)性差的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。1970年1月22日，裝有4臺(tái)涵道比為5.2、推力為193.1kN (19700kgf)的JT9D-3型大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的大型遠(yuǎn)程旅客機(jī)波音747-100投入航線使用，標(biāo)志著民用航空動(dòng)力進(jìn)入了全新的大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代。自20世紀(jì)70年代初第一代大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)JT9D、CF6和RB211投入使用以來，目前已經(jīng)發(fā)展了五代，其耗油率比第一代民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)降低約20%。2001年美國GE公司為波音-777研制成功GE90-115B高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力達(dá)到547kN(55826kgf)，耗油率下降到0.05 kg/(N·h)左右，是當(dāng)今世界上推力最大的發(fā)動(dòng)機(jī)，被收入吉尼斯世界紀(jì)錄中。目前，世界上窄體干線客機(jī)的動(dòng)力100%選擇了渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的支線客機(jī)訂貨量已超過70%；大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)使雙發(fā)大型遠(yuǎn)程寬體客機(jī)實(shí)現(xiàn)了不著陸的越洋飛行。航空使世界變成了“地球村”，現(xiàn)在人們可以在24h內(nèi)到達(dá)世界上的任何地方。

工業(yè)水平的提高、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，是航空動(dòng)力快速發(fā)展的源動(dòng)力。世界航空強(qiáng)國在重視教育、科技和工業(yè)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)航空動(dòng)力技術(shù)的預(yù)先研究和試驗(yàn)驗(yàn)證給予極大的重視，開展了一系列大型研究計(jì)劃，為各種先進(jìn)軍、民用發(fā)動(dòng)機(jī)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。特別值得指出的是，美國于20世紀(jì)60年代初至80年代中在連續(xù)實(shí)施十多項(xiàng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究計(jì)劃的基礎(chǔ)上，在研制第四代發(fā)動(dòng)機(jī)(F119)的同時(shí)，從1988年起至2003年又投入50億美元巨資，由軍方、政府及工業(yè)界聯(lián)合實(shí)施不針對(duì)特定發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的“綜合高性能發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃”(即IHPTET計(jì)劃)；其目標(biāo)是利用最新的科技成果，使推進(jìn)系統(tǒng)的技術(shù)能力在1988年的基礎(chǔ)上翻一番，到2005年左右突破推重比12～15一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，并通過大量試驗(yàn)驗(yàn)證，不斷將新的成果用于型號(hào)，為其研制提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。這意味著他們用15年左右的時(shí)間，在推重比、耗油率、成本等方面取得的技術(shù)進(jìn)步，相當(dāng)于過去30～40年所取得的成就。

在IHPTET計(jì)劃取得巨大成功的基礎(chǔ)上，美國政府和軍方又制定了其后繼計(jì)劃——多用途、經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(VAATE)計(jì)劃，準(zhǔn)備再用12年時(shí)間(2006～2017)、大約再投入37億美元，通過多用途核心機(jī)、耐久性和智能發(fā)動(dòng)機(jī)三個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域的研究，在2017年左右使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)可承受性(定義為能力與壽命期成本之比，其中能力為推重比與中間狀態(tài)耗油率的函數(shù))提高10倍。

為了同美國競(jìng)爭(zhēng)，以英國為主，意大利和德國參與共同實(shí)施了與IHPTET類似的先進(jìn)核心軍用發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃的第二階段(ACME-Ⅱ)，英國和法國又聯(lián)合實(shí)施了先進(jìn)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)(AMET)計(jì)劃，德國宇航研究院聯(lián)合企業(yè)界獨(dú)立實(shí)施了針對(duì)民機(jī)的3E(環(huán)境、效率和經(jīng)濟(jì)性)發(fā)動(dòng)機(jī)研究計(jì)劃。日本早已通過專利生產(chǎn)第三代發(fā)動(dòng)機(jī)，并參與世界一流水平的大型民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的國際合作研制，目前又正在與美、英合作研制飛行速度5倍于聲速的HYPR-90組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，力圖在高超聲速推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域搶占領(lǐng)先地位。印度的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)在部分依靠與國外合作的條件下采取自主研制的途徑，自行研制的推重比8一級(jí)GTX-35VS雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)首飛，在推重比10以上渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和高超聲速組合動(dòng)力關(guān)鍵技術(shù)研究方面也取得了不少進(jìn)展。

上述情況充分表明，世界航空推進(jìn)技術(shù)正呈現(xiàn)出一種加速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵材料技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)的惡劣環(huán)境條件下長期可靠工作的復(fù)雜熱力機(jī)械，在各類武器裝備中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料和制造技術(shù)的依存度最為突出，航空發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速、高溫的苛刻使用條件和長壽命、高可靠性的工作要求，把對(duì)材料和制造技術(shù)的要求逼到了極限。材料和工藝技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)更新?lián)Q代，如：第一、二代發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)件均為金屬材料，第三代發(fā)動(dòng)機(jī)開始應(yīng)用復(fù)合材料及先進(jìn)的工藝技術(shù)，第四代發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用復(fù)合材料及先進(jìn)的工藝技術(shù)，充分體現(xiàn)了一代新材料、一代新型發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中，設(shè)計(jì)是主導(dǎo)，材料是基礎(chǔ)，制造是保障，試驗(yàn)是關(guān)鍵。從總體上看，航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件正向著高溫、高壓比、高可靠性發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)向著輕量化、整體化、復(fù)合化的方向發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)性能的改進(jìn)一半靠材料。據(jù)預(yù)測(cè)，新材料、新工藝和新結(jié)構(gòu)對(duì)推重比12～15一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的貢獻(xiàn)率將達(dá)到50% 以上，從未來發(fā)展來看，甚至可占約2/3。因此，先進(jìn)的材料和制造技術(shù)保證了新材料構(gòu)件及新型結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量不斷減輕，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率、使用壽命、穩(wěn)定性和可靠性不斷提高，可以說沒有先進(jìn)的材料和制造技術(shù)就沒有更先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

正是由于不斷提高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)材料與制造技術(shù)提出了更高的要求，各航空發(fā)達(dá)國家都投入了大量人力、物力和財(cái)力，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的材料與制造技術(shù)進(jìn)行全面、深入的研究，取得了豐碩的成果，滿足了先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)要求。從國外航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料與制造技術(shù)的發(fā)展情況來看，加強(qiáng)材料與制造技術(shù)工程化研究是縮短發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期、減少應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)、增加研制投入產(chǎn)出比最有效的途徑之一。因此從20世紀(jì)70年代至今，航空發(fā)達(dá)國家安排了一系列的發(fā)動(dòng)機(jī)材料和制造技術(shù)工程化研究計(jì)劃，規(guī)劃了整個(gè)材料和制造技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向，為各種先進(jìn)軍、民用發(fā)動(dòng)機(jī)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。如美國綜合高性能發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)(IHPTET)計(jì)劃、下一代制造技術(shù)計(jì)劃(NGMTI)，美國空軍復(fù)合材料經(jīng)濟(jì)可承受性計(jì)劃(CAI)等(見表1)。

通過這些國家層面的大型研究計(jì)劃，大大推動(dòng)了一批新材料和新工藝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用，使得材料耐溫、強(qiáng)度水平不斷提高，滿足了部件的承溫承載要求；高可靠性輕量化結(jié)構(gòu)和精密、高效、低成本制造技術(shù)迅速發(fā)展和應(yīng)用，滿足了發(fā)動(dòng)機(jī)新型整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，使得發(fā)動(dòng)機(jī)部件重量越來越輕；先進(jìn)涂層技術(shù)和特種制造技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，大大縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期、使得新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能不斷提升。

表1 美國部分航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料和制造技術(shù)發(fā)展計(jì)劃Table 1 Some plans of aeroengine materials and manufacturing technology in US

3 先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)材料技術(shù)的需求

先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要指第四代和新一代更高推重比/功重比的軍用渦扇/渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，以及新一代干線客機(jī)用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，這類先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)除具有更高的性能指標(biāo)外，還要全面滿足可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、適航性、環(huán)保性等要求，對(duì)材料和工藝提出了新的發(fā)展需求，主要包括：

(1)風(fēng)扇和壓氣機(jī)

鈦合金/高溫合金雙性能(精鍛+高速銑+線性摩擦焊)整體葉盤，整體葉環(huán)(碳纖維樹脂固化環(huán)冠箍或SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料)，寬弦或小展弦空心掠形葉片(鈦合金超塑成形/擴(kuò)散連接(SPF/DB)+線性摩擦焊)，風(fēng)扇/壓氣機(jī)軸和軸頸采用SiC纖維鈦基復(fù)合材料， 整流葉片及機(jī)匣采用阻燃鈦或Ti2AlNb合金，風(fēng)扇和壓氣機(jī)機(jī)匣采用增強(qiáng)纖維三維編織(OPC)技術(shù)，Alloy C阻燃鈦合金壓氣機(jī)機(jī)匣，有機(jī)復(fù)合材料機(jī)匣等。

(2)燃燒室

耐溫1450～1650℃的陶瓷基復(fù)合材料(CMCs)或MA956合金瓦片浮壁燃燒室，Lamilloy多孔層板火焰筒，抗氧化C/C復(fù)合材料或MA956合金Lamilloy多孔層板加力襯筒，精鑄γ-TiAl +HIP多通道擴(kuò)壓器，Ti2AlNb合金或其復(fù)合材料燃燒室機(jī)匣等。

(3)渦輪

Rene88DT/N18渦輪盤，CMSX-4G/PWA1484+熱障涂層(TBCs)渦輪葉片，渦輪動(dòng)葉和導(dǎo)葉采用熱障涂層，渦輪動(dòng)葉采用單晶對(duì)開葉片或雙層壁發(fā)汗冷卻鑄冷葉片，導(dǎo)葉采用陶瓷基復(fù)合材料(CMCs)或NiAl，MA956多孔層板高效冷卻雙葉片，雙腹板盤、雙結(jié)構(gòu)盤或輻條式盤雙性能粉末渦輪盤或含Nb的TiAl合金或SiC纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料(MMC)，渦輪機(jī)匣采用超純高溫合金或Ti2AlNb合金或其復(fù)合材料，低壓渦輪軸采用SiC長纖維鈦基復(fù)合材料(比IN718軸減重30%、比鈦軸剛性增加40%)等。

(4)加力/噴管/機(jī)械系統(tǒng)

蜂窩或多孔層板結(jié)構(gòu)鈦合金加力筒體，MA956合金多孔層板隔熱屏，陶瓷基復(fù)合材料或C/C復(fù)合材料噴管調(diào)節(jié)片/密封片，Ti2AlNb合金(SPF/DB)調(diào)節(jié)片支撐結(jié)構(gòu)，高強(qiáng)高韌不銹鋼+表面強(qiáng)化齒輪和軸承，潤滑系統(tǒng)為-50～220/250℃低揮發(fā)、高潤滑油(氟硅油)，指尖+刷封+蜂窩低、中、高溫封嚴(yán)裝置，密封件為-50～350℃氟醚橡膠或金屬橡膠等。

(5)其他

特種涂層技術(shù)：熱障涂層(TBCs)，抗氧化高溫涂層，低、中、高溫硬質(zhì)、輕質(zhì)封嚴(yán)涂層，低、中、高溫硬質(zhì)、輕質(zhì)耐磨涂層，鈦合金防應(yīng)力腐蝕、抗沖刷涂層和隱身涂層等。

各類表面強(qiáng)化和光飾技術(shù)：激光沖擊強(qiáng)化，全方位離子注入，雙輝表面改性， 磨粒流和超聲或振動(dòng)光飾技術(shù)等。

高能焊接技術(shù)：電子束、離子束、激光、輝光和摩擦焊等。

4 幾點(diǎn)思考和建議

新中國建立以來，隨著我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程的開展，對(duì)于配套的材料研制和制造技術(shù)也進(jìn)行了大量的型號(hào)攻關(guān)工作，先后完成了鋁合金、鈦合金、高強(qiáng)度鋼、鎳基高溫合金、樹脂基復(fù)合材料、各種涂層材料、非金屬材料等數(shù)百種材料仿制、研制，制定了一千余份材料和工藝標(biāo)準(zhǔn)，形成了航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料和制造技術(shù)生產(chǎn)能力。但由于種種原因，材料和制造技術(shù)仍是制約我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的重要因素之一，應(yīng)找準(zhǔn)問題、統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展、重點(diǎn)突破。

對(duì)此，我有以下幾點(diǎn)看法和建議：

(1)進(jìn)一步提高現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵材料的質(zhì)量穩(wěn)定性和工藝成熟度

國產(chǎn)現(xiàn)役航空發(fā)動(dòng)機(jī)都是多年前仿制國外或自行研制和改進(jìn)改型的發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過較長時(shí)間的使用，迫切需要進(jìn)一步延長使用壽命，保證我國空軍的戰(zhàn)斗力。這些發(fā)動(dòng)機(jī)采用的主要材料和制造技術(shù)，由于其研制時(shí)的認(rèn)識(shí)和經(jīng)費(fèi)的限制，對(duì)材料和制造技術(shù)工程化的深入研究不夠，在發(fā)動(dòng)機(jī)服役過程中，材料和制造技術(shù)的技術(shù)質(zhì)量問題時(shí)有發(fā)生，如材料質(zhì)量不穩(wěn)定引起性能波動(dòng)、工藝成熟度不高造成零件合格率較低、設(shè)計(jì)用材料性能數(shù)據(jù)缺失等，給定壽、延壽及排故工作帶來一些障礙，甚至嚴(yán)重影響了部隊(duì)的作戰(zhàn)訓(xùn)練。

(2)進(jìn)一步加強(qiáng)新研和在研材料的工程化應(yīng)用研究和驗(yàn)證

國外研究的經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)研制的實(shí)踐表明：工程化應(yīng)用研究是新材料與制造技術(shù)提高其成熟度的必由之路，不可缺少；不經(jīng)過工程化應(yīng)用研究，材料與制造技術(shù)存在的各種問題就難以得到充分暴露，從而為后面的型號(hào)研制帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)，甚至嚴(yán)重拖延型號(hào)的研制進(jìn)度，大幅增加研制成本。特別是部分已有預(yù)研成果的項(xiàng)目，由于缺乏工程化應(yīng)用研究驗(yàn)證，難以被發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)所選用，導(dǎo)致部分成熟發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展后勁不足、在研發(fā)動(dòng)機(jī)研制缺乏有力的技術(shù)支持、新研發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)儲(chǔ)備不夠，部分型號(hào)無法按照節(jié)點(diǎn)完成研制任務(wù)。這些都需要通過新材料的工程化應(yīng)用研究，盡快突破新材料、新結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)，穩(wěn)定制造工藝流程和質(zhì)量，提高技術(shù)成熟度。

(3)梳理材料體系，優(yōu)選品種，完善數(shù)據(jù)，建立完善我國自主研制的發(fā)動(dòng)機(jī)材料譜系和試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫

由于歷史原因，我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料重復(fù)仿制現(xiàn)象較嚴(yán)重，造成材料牌號(hào)多、生產(chǎn)批量少、材料標(biāo)準(zhǔn)兼容性差、材料性能數(shù)據(jù)不全且分散度較大等問題，如：提供給設(shè)計(jì)使用的數(shù)據(jù)有缺項(xiàng)；工業(yè)生產(chǎn)條件下毛坯的性能數(shù)據(jù)不足，數(shù)據(jù)的可信度不高；與制造技術(shù)相關(guān)聯(lián)的材料性能數(shù)據(jù)更顯不足等。有必要下大決心，進(jìn)一步梳理材料體系，優(yōu)選品種，完善數(shù)據(jù)，建立完善我國自主研制發(fā)動(dòng)機(jī)必不可少的材料譜系和試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫。

(4)大力加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)用高性能復(fù)合材料的研究和驗(yàn)證

復(fù)合材料構(gòu)件具有材料/結(jié)構(gòu)/制造一體化特征，是先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)突破輕量化和整體化的關(guān)鍵途徑之一。其中纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料、纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料分別是支撐未來先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)低溫部件、中溫部件和高溫部件的三大關(guān)鍵新型材料。我國復(fù)合材料研究起步較晚，目前存在的主要問題有：缺乏復(fù)合材料構(gòu)件一體化設(shè)計(jì)方法；對(duì)復(fù)合材料的損傷失效模式認(rèn)識(shí)不清，尚未完全建立復(fù)合材料構(gòu)件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；缺乏復(fù)合材料構(gòu)件的驗(yàn)證考核方法等。

(5)重視民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的適航取證研究工作

在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)用材料方面，我國現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品系列不全，適航取證經(jīng)驗(yàn)缺乏，大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和長壽命航改燃機(jī)剛剛起步，長壽命、高可靠性發(fā)動(dòng)機(jī)材料和制造技術(shù)工程化應(yīng)用研究還是空白，與型號(hào)的迫切需求還存在明顯的差距。需要在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的適航取證方面進(jìn)行補(bǔ)課，盡快開展相關(guān)研究工作。

(本文責(zé)編：楊 雪)

One Generation of New Material, One Generation of New Type Engine：Development Trend of Aero-engine and Its Requirements for Materials

LIU Da-xiang1,2

(1 Beihang University,Beijing 100191,China;2 Aero Engine Corporation of China,Beijing 100097,China)

10.11868/j.issn.1001-4381.2017.100001

V25

A

1001-4381(2017)10-0001-05

2017-07-26;

2017-08-20

劉大響(1937-)，中國工程院院士。曾任中國燃?xì)鉁u輪研究院(原624研究所)總工程師和第一總設(shè)計(jì)師，中國航空工業(yè)集團(tuán)公司科技委副主任?，F(xiàn)任北京航空航天大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司高級(jí)顧問。兼任總裝備部科技委委員，航空動(dòng)力專業(yè)組長；中國空軍科技顧問；國防科工局科技委委員；國家863計(jì)劃航空航天領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會(huì)顧問；國家大型飛機(jī)重大科技專項(xiàng)專家委委員；中國科學(xué)院、中國工程院“航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)”重大專項(xiàng)論證委員會(huì)副主任。是《材料工程》編委會(huì)顧問委員，《航空動(dòng)力學(xué)報(bào)》編委會(huì)顧問。50多年來，一直從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和研究工作。曾任一項(xiàng)國家重點(diǎn)工程(高空臺(tái))和三項(xiàng)重大發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)研工程項(xiàng)目的總工程師、第一總設(shè)計(jì)師或技術(shù)負(fù)責(zé)人?？缛?1世紀(jì)后，擔(dān)任原國防科工委(現(xiàn)國防科工局)某技術(shù)驗(yàn)證計(jì)劃專家委員會(huì)主任、總師組組長和總裝備部某大型研究計(jì)劃專家委副主任。獲俄羅斯科學(xué)院榮譽(yù)博士學(xué)位。榮獲國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)10余項(xiàng)，中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司“航空?qǐng)?bào)國”金獎(jiǎng)， “何梁何利”科技進(jìn)步獎(jiǎng)，“光華科技”一等獎(jiǎng)。1997年當(dāng)選中國共產(chǎn)黨“十五大”代表。2003年當(dāng)選第十屆全國人大代表、人大常務(wù)委員會(huì)委員、外事委員會(huì)委員。主編出版《航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第七分冊(cè)：進(jìn)、排氣裝置)、《航空發(fā)動(dòng)機(jī)——飛機(jī)的心臟》等專著，撰寫科研報(bào)告和論文100余篇。