[原创]美国F22战斗机的发动机制造机密技术

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导读:引语:中国为何60年造不出优秀飞机发动机,航空发动机的落后,已严重制约了航空工业的发展,成为空军武器装备发展的“瓶颈”。可以说,没有国外动力系统,我国的航空兵主力就无法升空作战!这对于我国国家安全、和平崛起来说,绝对是一个极为严峻的现实和亟待解决的重大问题。 涡轮是航空发动机中热负荷和机械负荷最大的部件,其中涡轮叶片的工作环境尤为恶劣,在发动机循环中,承受着燃烧后的高温高压燃气冲击,其制造技术也被列为现代航空发动机的关键技术。发动机性能很大程度上取决于涡轮进口温度的高低,而涡轮叶片材料的影响限
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引语:中国为何60年造不出优秀飞机发动机,航空发动机的落后,已严重制约了航空工业的发展,成为空军武器装备发展的“瓶颈”。可以说,没有国外动力系统,我国的航空兵主力就无法升空作战!这对于我国国家安全、和平崛起来说,绝对是一个极为严峻的现实和亟待解决的重大问题。

涡轮是航空发动机中热负荷和机械负荷最大的部件,其中涡轮叶片的工作环境尤为恶劣,在发动机循环中,承受着燃烧后的高温高压燃气冲击,其制造技术也被列为现代航空发动机的关键技术。发动机性能很大程度上取决于涡轮进口温度的高低,而涡轮叶片材料的影响限制了其温度的控制。

为提高涡轮叶片的性能和使用寿命,进而提高发动机的性能,采用气膜冷却技术具有其代表性,同时对气膜孔加工技术提出了更高要求。

涡轮叶片气膜冷却技术——气膜孔加工技术

1气膜冷却技术

80年代美工程师W研究涡轮风扇喷气发动机不顺利,因为新型飞机发动机动力要大,就必须压力大,飞机发动机的部件必须耐高温大于1200—1400度,通常耐800度以上高温的材料就不容找到,特别是发动机的关键部件:涡轮风扇上的叶片。所以来到中国度假,顺便来中国交流,受到同行接待,期间到中国云南看了少数民族表演,有一个节目引起了W的很大兴趣,那就是赤脚走火山节目,就是光着双脚,在灼热的炭火上来回走,跳舞,看得W很是惊奇,问中国专家,中国专家很不屑,就告诉他表演这种节目的科学原理,“人脚上有很多排汗的毛孔,走在炭火上运动,汗液不断蒸发,形成一层气体,隔绝了热量,所以脚不会烫坏”。W陷入了沉思,突然跳起来,高喊:我知道了,我知道了,我知道了。中国专家莫名其妙。

后来,W回到实验室,在涡轮风扇喷气发动机的叶片上钻出许多的小孔,小孔分布呈鱼鳞状。叶片腔内有一大孔径与小孔相通,通过其设计的系统,高速气体不断从涡轮风扇上的叶片小孔流出,形成一层气膜,同时又带走了大量的热。使得涡轮风扇始终工作在800度以下的环境,虽然其发动机燃烧室温度高达1500—1600度。这样美F-22猛禽的飞机发动机“三高”—高温、高压、高稳定性而得名。(其实这是西方严密封锁的“气膜冷却技术”的一部分)

苏联的发动机就差多了,虽然他们使用了昂贵而稀有的材料,改进结构和工艺,但还是问题多多。

2、气膜孔加工技术:

随着航空发动机涡轮前温度的不断提高,发动机热端部件(如高压涡轮工作叶片、导向叶片,)都广泛采用了气膜冷却技术,这些气膜冷却孔的孔径一般在0.25~1.25mm之问,每片叶片有数十至数百个这样的气膜冷却孔。而且发动机核心涡轮是整体铸造的,这些零部件都采用高温合金制造,用传统的机械方法已无法加工这些数万个气膜冷却孔及内部气流管道空腔。


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