先进航空发动机关键制造技术发展现状及趋势(2)

锻造盘- 盘及盘- 轴一体化焊接。摩擦焊接技术在发动机转子鼓筒、整体叶盘的焊接中得到和应用，并逐渐发展成为航

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空发动机制造中的一项关键技术。5 热障涂层技术先进的高推重比发动机结构中将大量采用以热障涂层技术为代表的先进热障涂层技术。涂层技术在航空发动机关键零部件的耐磨、高温防护、隔热、封严以及钛合金零件的防微动磨损、阻燃等方面起了显著的作用，应用越来越广泛。先进的涂层方法主要包括：真空等离子喷涂、层流等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电子束物理气相沉积、化学气相沉积、真空离子溅射涂层（MAП炉）等。热端部件采用热障涂层以提高结构强度，其中有陶瓷涂层和多层隔热层。陶瓷热障涂层需先在零件表面喷涂MCrALY底层以提高结合强度。多层复合隔热涂层是在基体金属表面钎焊一层柔性金属纤维结构（材料为HFe22.5Cr5.5SiO0.1C），可减少冷却气流80%。涡轮工作叶片和导向器的隔热涂层采用低压等离子喷涂涂敷，也可以采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）涂敷。发动机冷端部件均采用封严涂层、耐磨和防腐蚀涂层。6 快速原型/零件制造技术快速原型（Rapid Prototyping，RP）制造技术出现于20 世纪90 年代中期，这种基于“离散- 堆积”原理和增材制造的方法，能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、近净成形，具有高度柔性的制造思想已经被企业界广泛接受，其应用已从最初的设计原型和测试原型制造向最终产品制造的方向发展。快速原型/ 零件制造技术为航空发动机复杂零件的设计实现实体化提供快速方便的手段，可

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实现精铸复杂模具的制造，现在发展到直接快速成形零件，是一种很有发展前景的工艺方法。主要方法有：分层实体制造（LOM）、选择性激光烧结（SLS）、熔化沉积制造（FDM）、三维立体印刷（SLA）和三维焊接法等。快速原型制造技术一经出现，就成为先进制造技术和激光加工领域研究的热点，美国军方对这项技术的发展给予了相当的关注和支持，在其直接支持下，美国率先将这一先进技术实用化，目前，F-22 和F/A-18E/F 上的几个关键零件已经采用了TC4 钛合金激光快速成形件。该技术能显著提高疲劳性能，降低成本40%，加工周期仅为传统工艺的1/5。7 浮壁式火焰筒制造技术推重比10 一级发动机涡轮前温度达到1500℃ ~1700℃。艾利逊公司研究了用Lamilloy 多孔层板加柔性金属/ 陶瓷制造的浮壁式火焰筒结构。普惠公司研究了用玻璃陶瓷基复合材料制造浮壁式火焰筒结构。F119采用的浮壁式火焰筒结构是用多环段连接而成。环段背向火焰一面对流散热的凸环，并有缝隙形成冷却隔热气膜，隔热环是由浮动片组成，并用螺栓连接在外环段上。浮动片用精密铸造而成，而冷却隔热环局部喷涂热障涂层，以降低部件表面温度。四、航空发动机零部件的无损检测技术无损检测技术能为发动机产品提供内部质量信息，既可作为产品评价的依据，也为工艺分析提供参考信息，是确保发动机结构高可靠性的重要手段。对于航空发动机而言，在服役过程中难免会出现一些疲

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劳裂纹、损伤以及恶劣工作环境下组织状态变化等问题，及时检测到这些问题对于减少事故、提高零部件的使用寿命有重大意义。常用的检测技术有超声检测、涡流检测、工业CT 无损检测等。无损检验技术发展的总趋势仍是速度快，自动化程度高，分辨率高，易于解读，可靠性高，以及成本低。例如，在传统的超声、电磁及声学检验中，广泛引入移动式自动扫描，综合应用了多种技术，出现了自动扫描的超声、电磁、传感器系统，声学- 激光自动扫描系统。五、面向零件制造过程的专业化成套制造技术作为单项数字化制造技

术的集成，将信息技术与制造技术相结合而形成的数字化生产线技术的应用成为航空发动机行业提高生产质量和柔性

的关键技术。GE、罗·罗和普惠等主要航空发动机生产厂商应用数字化技术，建成了一系列航空发动机典型零件自动化生产线，取得了良好的效果。（1）压气机叶片精密锻造生产线目前航空发动机有33% 的工作量来自于叶片的制造，叶片精锻生产线是解决叶片制造瓶颈的有效方法之一。生产线由叶片制坯、叶片精锻成形、叶片型面化铣、叶片热处理、叶片检测５条子生产线组成，适合于高温合金、钛合金、铝合金和不锈钢等材料精锻叶片的批量生产。（2）涡轮叶片精密铸造生产线涡轮叶片制造质量对航空发动机的性能有很大

影响。由于其结构复杂、制造技术含量高，其精铸质量和尺寸精度与叶片研制过程中的设计、制造、冶金、化学、制模、

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炉工等人员密切相关。国外航空发动机制造公司花费大量资金建立了发动机涡轮叶片精铸生产线。（3）压气机转子叶片电化学自动化加工生产线该生产线集拉削加工技术、高精度测量技术、电化学技术、电火花加工技术、机器人技术以及无损检测技术等众多技术于一体，其关键技术为360°电化学加工技术。首先采用组合的垂直拉床将预切长度的棒材拉削加工出叶片的榫齿，然后利用根部来定位，从叶盆和叶背两面进行电化学加工，一次完成叶身型面加工。六、以信息化技术为纽带，建立数字化工厂信息化是振兴及提升航空发动机制造业的必要途径，必须将专业的制造技术与信息技术、管理技术相融合，运用先进的信息技术和现代管理思想，实现航空发动机设计、试验、制造、检测、管理、使用和维护等全过程的自动化、网络化和智能化。在国外，航空发动机研制已利用信息化技术从传统的大批量制造模式转向现代

先进精益制造模式。例如，GE 公司发动机部GEAE 在1998 年制订实施了航空发动机异地协同设计和制造的增量式发展

规划，取得了显著的效益。罗·罗公司建立了发动机典型零件的自动化生产线和协同的计算机工作环境，实施了并行工程，从整体上增强航空发动机的研制能力。普惠公司采用集成产品开发团队的形式来管理发动机全生命周期内的计划、流程、技术、信息等经济技术活动，建立先进的数字化工厂。免责声明：本公众号所载文章为本公众号原创或根据网络搜

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