复合材料风扇叶片

    航空发动为何对中国而言这么难？航空发动机是一种高度复杂和精密的人力机械，需要百年的工业基础积累，而我们不仅起步晚还遭受国外垄断和技术封锁，只能自己琢磨。目前，尤其是大涵道比涡扇发动机几乎都是由普惠、通用等欧美巨头高度垄断，现在我们还是得清楚地意识到我们还处于“填空补缺”的阶段。我们的很多装备都是在等发动机，这一直是我们的一个“心病”。近日，一家民企传来好消息，解决了发动机关键技术。

    在2019年度江苏省科学技术将综合评审中，扬州某企业“航空航天用高性能复合材料及结构件的关键技术研发与产业化”研发项目获得省科技进步一等奖。这一技术已经开始应用于我国独立开发的第一款大涵道比涡扇发动机CJ-1000的冷端风扇叶片研发上，未来将应用于国产大飞机上。

复合材料风扇叶片

    据介绍，该产品是复合材料风扇叶片，主体结构是全碳纤维增强高韧性环氧树脂基复合材料结构，比之前的风扇叶片质量更轻、强度更高以及抗振动、疲劳性能都有提升。目前采用复合材料大涵道比风扇叶片的涡扇发动机只有美国GE研发的GEnx发动机。

    事实上，风扇叶片是涡扇发动机发动机的关键，帮助航空发动机外涵道完成对气体的压缩、膨胀，高速旋转的叶片将高温高压的气流吸入燃烧室，以保障发动机的正常工作。不过由于涡扇发动机转速极快，所以对风扇叶片的强度有着极为严苛的要求。上世纪90年代以前，一直都是使用的钛合金作为风扇叶片的材料，但是钛合金制成的叶片根部容易出现裂纹，影响发动机正常工作。

GE90发动机

    当时英国罗罗公司曾经尝试过更轻、更高强度的碳纤维复合材料应用在风扇叶片上，但是结局很惨，在投入巨资后风扇爆发严重的开裂问题，最后导致破产“凉凉”。之后英国罗罗也有心理阴影了，一直避开复合材料全部使用空心钛合金。

    当初和罗罗一样碰壁的还有同步投入研发美国的GE公司，最终经历了30年的时间，终于在GE90发动机上完成攻关。采用了超大型复合材料风扇叶片，让GE90比同行更省油、更稳定、气动效率更强。不过碳纤维材料也有弱点，就是经常难以通过鸟撞击试验而开裂，但传统钛合金材料不存在这种弱点。据介绍，这次这家民企研发团队还在叶片前缘还包裹了钛合金包边，保障沙石冲刷和飞鸟撞击后的安全性。

​C919

    值得一提的是，复合材料的风扇叶片还是优势大于劣势。它具有重量轻、成本低、抗震性能特别是抗颤振性能好，并具有很好的损伤容限能力，未来将帮助我们的大飞机C919更具备竞争力。不仅是大飞机，据悉这家公司的获奖项目的产品，已经应用于“翼龙Ⅱ”无人机、快舟运载火箭等我国高端航空航天装备上。对于我们而言，航发的问题着急也没用，还是需要一步步踏实走，相信未来这样的突破将越来越多。（晶晶）