盘点2017年航空发动机创新技术

日期:2020-02-29编辑作者:科研机构

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大数据应用加速

大数据的应用不仅仅依靠数据的体量大,只有通过有效的数据分析才能获取深入的、有价值的、智能的信息。可视化分析、数据挖掘算法、模型预测分析、数据质量和数据管理等大数据分析方法均已成为决定数据价值的关键因素。

2017年,罗罗宣布正在建立R2数据实验室,期望通过使用人工智能,机器学习和新的分析手段进一步对数据进行“财富”挖掘,实现成本节约。普惠在4月推出了MRO服务平台EngineWise,旨在利用大数据分析为全球运营商提供定制化个性化MRO服务支持。Predix是GE推出的全球首个专为工业数据分析开发的云服务平台。2017年9月,GE启动了首届“Predix星火计划”,10月底推出了数字工业进化指数。中国航发也进行了积极的探索,黎阳建成了机匣分厂数字化制造系统,以及结构件分厂作动筒数字化生产线,实现了提产增质降耗的“智慧转身”。

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增材制造技术颠覆创新

增材制造是以数字模型为基础,将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术,将对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合等产生深刻影响。增材制造让零件设计更加自由,为航空发动机关键技术突破和性能指标提升带来更多可能性。

我国已将增材制造作为《中国制造2025》发展重点,2017年,工信部等十二部门联合制定并印发了《行动计划》,要求到2020年,增材制造产业年销售收入超过200亿元,年均增速在30%以上。

2017年,GE宣布正在研制世界上最大的激光粉末增材制造设备。西门子完成了世界上首个3D打印燃气轮机涡轮叶片及其全面测试。中国航发商发已完成增材制造微型涡喷发动机制造。中国航发航材院牵头的国家重点基础材料技术提升与产业化项目“超细3D打印有色/难熔金属球形粉末制备技术”启动。截至目前,中国航发和其他国内科研机构先后针对涡轮气冷叶片、燃油组件、壳体、封严块、喷嘴、整体叶盘、整体导向器、轴承座、叶栅等零件开展了增材制造技术探索研究,取得了积极进展。

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材料技术不断取得突破

航空发达国家都高度重视发动机材料技术的发展。高温合金仍将是高温涡轮部件的关键技术之一,陶瓷基复合材料高温部件应用也进一步深入,GE预测在未来10年内发动机中陶瓷基复合材料的应用量将增加10倍。大数据、虚拟仿真等计算机技术的应用将有效缩短航空发动机材料研制周期。

石墨烯被誉为已知的世界上最薄、最坚硬、导热性及导电性最好的纳米材料。高性能石墨烯复合材料的出现为增强航空发动机材料力学性能、热学性能、耐腐蚀性能等综合性能的提升提供了更多途径。例如,石墨烯加入到陶瓷基体后可以大幅提高陶瓷基复合材料的机械性能,金属基体引入石墨烯也可以提高金属基体复合材料的物理性能、热学性能、电学性能等。

2017年,俄罗斯用最新的VV753粉末镍基高温合金制造出了具有可变结构的涡轮盘。GE完成了GE9X发动机陶瓷基复合材料部件的第二阶段测试。日本研发出可快速自愈龟裂的新型陶瓷材料。美国先进陶瓷协会公开正在开发的1482摄氏度CMC路线图,探索更耐高温和具有更高损伤容限的下一代CMC。中国航发已开创了40多个石墨烯创新应用的研究方向,多项成果在航空装备和国防装备上验证、考核、小批应用。

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混合电推进技术方兴未艾

在燃气涡轮动力依然占据主流、电推进技术尚未成熟的今天,集电推进与燃气涡轮之所长的分布式混合电推进系统初露锋芒。

分布式混合电推进系统,是指通过传统燃气涡轮发动机带动发电机发电,为分布在机翼或机身上的多个电动机/风扇提供电力,并由电动机驱动风扇/螺旋桨提供全部或绝大部分推力的一种新概念推进系统,能大幅提高发动机等效涵道比,在减轻结构重量,降低油耗、噪声和污染排放方面具有优势。

2017年7月,在亚特兰大举行的美国航空航天协会推进与能源论坛上,美国航空航天局和4家主要发动机制造商中的3家展示了空客A320/波音737同级别客机尾部嵌入风扇的相似设计概念。NASA提出STARC-ABL设计概念。11月,空客、罗罗和西门子宣布将合作开发一款E-FanX混合动力电动技术验证机,预计在经过全面的地面测试后,这款验证机将在2020年进行首飞。 来源:中国航空新闻网

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