【航空科普】航空发动机的新材料

时间：2018-11-11 21:34来源：飞机维修砖家 作者：中国航空

发动机风扇叶片是涡扇发动机最具代表性的重要零件，涡扇发动机的性能与它的发展密切相关。与钛合金风扇叶片相比，树脂基复合材料风扇叶片具有非常明显的减重优势。除具有明显的减重优势之外，树脂基复合材料风扇叶片受撞击后对风扇机匣的冲击较小，有利于提升风扇机匣包容性。
目前，国外已进行商业化应用的复合材料风扇叶片的主要代表有为B777配套的GE90系列发动机，为B787配套的GEnx发动机，还有为中国商飞C919配套的LEAP-X发动机。1995年，装配树脂基复合材料风扇叶片的GE90-94B发动机正式投入商业运营，标志着树脂基复合材料在现代高性能航空发动机上正式实现工程化应用。在综合考虑空气动力学、高低周疲劳循环等因素的基础上，GE公司又为后续的GE90-115B发动机研制了新的复合材料风扇叶片。
进入21世纪，航空发动机对高损伤容限复合材料的强烈需求牵引着复合材料技术进一步发展，而通过不断提高碳纤维/环氧树脂预浸料韧性的方法已经很难满足高损伤容限的要求。在此背景下，3D编织结构复合材料风扇叶片应运而生。

风扇机匣

风扇机匣是航空发动机最大的静止部件，它的减重将会直接影响航空发动机的推重比与效率。因此，国外先进航空发动机OEM也一直致力于风扇机匣的减重与结构优化工作。如图所示为国外先进航空发动机风扇机匣发展趋势。