中航工業(yè)北京航空制造工程研究所 郭德倫 韓 野 張 媛

航空發(fā)動機按用途分為軍用航空發(fā)動機和民用航空發(fā)動機。軍用航空發(fā)動機是決定現(xiàn)代戰(zhàn)爭勝負(fù)的重要因素，并對國民經(jīng)濟和科技發(fā)展有著巨大的帶動和促進(jìn)作用，其發(fā)展水平是一個國家綜合國力、工業(yè)基礎(chǔ)和科技水平的集中體現(xiàn)，是國家安全的重要戰(zhàn)略保障。航空發(fā)達(dá)國家始終將航空發(fā)動機技術(shù)列入國家高科技戰(zhàn)略性領(lǐng)域。美國長期將推進(jìn)技術(shù)列入國家五大關(guān)鍵技術(shù)計劃，優(yōu)先予以安排。美國國防部在其發(fā)展戰(zhàn)略報告《2020聯(lián)合設(shè)想》中，將噴氣發(fā)動機等技術(shù)列為構(gòu)成美國未來軍事戰(zhàn)略基礎(chǔ)的九大優(yōu)勢技術(shù)，并將其排在第二位，放在比核武器更重要的位置。2010年5月，美國空軍在指導(dǎo)未來10年航空武器裝備發(fā)展的《技術(shù)地平線》報告中，又將“新一代高效渦輪發(fā)動機”列為重點發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。

民用大飛機是知識高度密集、綜合的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶，是一個國家綜合國力的集中體現(xiàn)。民用大飛機所采用的大涵道比渦扇發(fā)動機更被譽為制造業(yè)的“皇冠”，被航空強國作為嚴(yán)密封鎖的核心技術(shù)。大涵道比渦扇發(fā)動機的產(chǎn)品附加值遠(yuǎn)高于汽車、造船、電器等行業(yè)，不僅能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟利益，還成為外交手段中一個重要政治籌碼，還是衡量一個國家制造能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。美國于2006年公布了《民用航空技術(shù)未來10年發(fā)展規(guī)劃：未來的基礎(chǔ)》的報告，提出未來10年美國民用航空技術(shù)研究必須有助于達(dá)到4個高度優(yōu)先的目標(biāo)：即提高容量、提高安全性和可靠性、提高效率和性能、降低能耗和環(huán)境影響，這4個目標(biāo)都與航空發(fā)動機有直接或密切的關(guān)系。

當(dāng)今世界上能獨立研制飛機、艦船、坦克的國家較多，能獨立研制核彈、火箭的國家也不少，但能獨立研制先進(jìn)航空發(fā)動機的只有美、俄、英、法和中國5個國家，但我國先進(jìn)航空發(fā)動機研制水平較低，與我國大國地位有著明顯的差距。

先進(jìn)航空發(fā)動機的發(fā)展在很大程度上取決于設(shè)計、材料、工藝和試驗技術(shù)的發(fā)展。在新一代航空發(fā)動機性能的提高中，工藝技術(shù)與材料的貢獻(xiàn)率為50%～70%，在發(fā)動機減重的貢獻(xiàn)率中，工藝技術(shù)和材料的貢獻(xiàn)率占70%～80%，充分表明先進(jìn)工藝和材料技術(shù)是制約新型航空發(fā)動機發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。先進(jìn)工藝技術(shù)貫穿在航空發(fā)動機的整個研制生產(chǎn)過程甚至全壽命周期，裝備是工藝技術(shù)的載體，只有掌握了先進(jìn)的工藝和裝備技術(shù)，才能滿足制造高性能、新型航空發(fā)動機的需求。先進(jìn)航空發(fā)動機研制的成功與否也可作為我國是否實現(xiàn)了從“制造大國”向“制造強國”轉(zhuǎn)型的標(biāo)志之一，在我國政府發(fā)布的“中國制造2025”中的“十大重點領(lǐng)域”之一的航空航天裝備中占據(jù)著重要的地位。

國際航空發(fā)動機的發(fā)展趨勢

航空發(fā)動機的種類眾多，不同類型發(fā)動機之間的結(jié)構(gòu)和性能差距巨大。航空發(fā)動機按照類型可以分為活塞發(fā)動機、渦噴/渦扇發(fā)動機、渦軸/渦槳發(fā)動機以及渦輪/沖壓組合動力等。其中，先進(jìn)軍用戰(zhàn)斗機使用的為小涵道比渦扇發(fā)動機，現(xiàn)已發(fā)展至第四代，推重比已經(jīng)達(dá)到或超過10；民用大飛機使用的為大涵道比渦扇發(fā)動機，目前最大推力已超過50000daN；大型軍用運輸機采用的亦為大涵道比渦扇發(fā)動機，發(fā)動機最大推力已超過30000daN，在安全性、可靠性使用壽命和環(huán)保特性方面也取得了巨大進(jìn)步；用于直升機的渦軸發(fā)動機已經(jīng)發(fā)展至第四代；高性能無人機發(fā)動機從早期的活塞發(fā)動機已經(jīng)發(fā)展到渦扇發(fā)動機，如美國“全球鷹”高空長航時無人機選用AE3007H發(fā)動機，最高飛行高度達(dá)到19km以上，滯空時間達(dá)到30多h，發(fā)動機的壽命達(dá)到10000h以上。此外，還有用于空天飛機的組合發(fā)動機、用于部分支線飛機或特種飛機的渦槳發(fā)動機、用于運動飛機的活塞發(fā)動機等多種航空發(fā)動機，也在性能上獲得了大幅的提高。

總體而言，目前軍用和民用航空發(fā)動機的主要特點和發(fā)展趨勢包括以下7點。

1 大推比

以盡量少的燃油使盡量輕的發(fā)動機產(chǎn)生更大的功率，是航空發(fā)動機一直追求的不斷發(fā)展的目標(biāo)，這就要求航空發(fā)動機盡量減輕重量、提高工作效率，并具有與大推力相適應(yīng)的強度，因此對大型整體結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、耐高溫結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)等提出了更高的要求。同時，促進(jìn)了發(fā)動機結(jié)構(gòu)的發(fā)展，變循環(huán)渦扇發(fā)動機就是新型軍用航空發(fā)動機的代表，而三轉(zhuǎn)子發(fā)動機、開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機、齒輪風(fēng)扇發(fā)動機等就是為滿足大推比、低油耗需求而開發(fā)的新型民用航空發(fā)動機的代表。

2 大空域、極限環(huán)境適應(yīng)性

現(xiàn)代新型的軍用飛機，如高超聲速飛行器、空天飛機等新型飛行器的出現(xiàn)，向航空發(fā)動機提出了新的要求，需要航空發(fā)動機在空氣環(huán)境更為惡劣、甚至于真空的情況下工作，同時還需要達(dá)到更高的推力。渦扇-沖壓發(fā)動機等多種組合發(fā)動機、高速渦扇發(fā)動機、亞燃/超燃沖壓發(fā)動機等新型發(fā)動機便成為了新興的熱點，而適應(yīng)于高溫、高速環(huán)境下發(fā)動機使用的陶瓷基復(fù)合材料等新型耐高溫、輕質(zhì)材料和工藝技術(shù)也成為了發(fā)展的重點。

3 低污染

降低發(fā)動機工作中NOx、COx等燃燒物的排放是現(xiàn)代民用航空發(fā)動機必須重視的環(huán)節(jié)，同時，還必須注意降低民用航空發(fā)動機工作過程中的振動和噪音，這些與環(huán)保和乘坐舒適性相關(guān)的指標(biāo)不僅決定著該型發(fā)動機能否通過適航性認(rèn)證，還在相當(dāng)大程度上影響著乘客的選擇性。為達(dá)到低污染的目標(biāo)，需要采用提高燃燒效率和工作效率，減少未充分燃燒氣體排放量，提高排放過濾，降低和減少振動源等多種措施。

4 高安全性

高安全性是民用航空發(fā)動機最為關(guān)鍵的指標(biāo)，對乘客的安全有著決定性的影響，該指標(biāo)對于軍用發(fā)動機同樣重要。這就要求航空發(fā)動機的各零部件具有在工作環(huán)境中保持穩(wěn)定工作的高可靠性，即使極個別零部件出現(xiàn)故障，也盡量能夠保證整臺發(fā)動機的安全性，避免起火、爆炸、碎裂等極端現(xiàn)象的出現(xiàn)。高性能、高強度、高穩(wěn)定性的制造工藝、材料和結(jié)構(gòu)的使用，對于保障航空發(fā)動機的安全性有著重要的作用。

5 長壽命

長壽命是民用航空發(fā)動機降低成本、提高安全性、增加競爭力的重要特點，但隨著先進(jìn)軍用航空發(fā)動機造價的不斷提升，軍用航空發(fā)動機也越來越重視長壽命的需求。在不影響航空發(fā)動機使用性能的前提下，延長各零部件的使用壽命，減少全壽命周期中的更換次數(shù)，降低維修成本等是航空發(fā)動機長壽命的具體表現(xiàn)，這就要求發(fā)動機中各零部件在設(shè)計、選材和制造過程中，充分遵循結(jié)構(gòu)完整性制造和表面完整性制造等理念，尤其是需要將基于長壽命原理的加工、裝配、維修等工藝技術(shù)置于特別關(guān)注的地位。

6 低運營成本

低運營成本主要指降低航空發(fā)動機工作過程中的使用成本、維修成本和采購成本。使用成本的降低主要通過提高發(fā)動機的燃燒效率，降低燃油的單位消耗率等方法實現(xiàn)；維修成本的降低主要通過減少維修的時間，延長零部件的使用壽命；采用可快速更換的零部件等方法實現(xiàn)；降低航空發(fā)動機的采購成本主要通過降低研制和生產(chǎn)成本，提高銷售量等方法實現(xiàn)。

7 自監(jiān)控自調(diào)節(jié)

隨著多工況傳感器和智能處理系統(tǒng)的不斷發(fā)展，先進(jìn)的民用航空發(fā)動機正逐步向全工況遠(yuǎn)程監(jiān)控和自調(diào)節(jié)方向發(fā)展，即能通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心隨時監(jiān)控發(fā)動機中主要零部件的狀態(tài)和工作狀況，在發(fā)現(xiàn)發(fā)動機異常時，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程提醒或告知，由發(fā)動機中智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)對發(fā)動機工作狀態(tài)進(jìn)行微調(diào)，并及時將狀況反饋至飛控系統(tǒng)，進(jìn)一步降低發(fā)動機產(chǎn)生重大事故的可能性。這就要求微結(jié)構(gòu)制造技術(shù)達(dá)到更高的水平，以滿足微型傳感器等微系統(tǒng)的制造需求。

各國采用的針對性技術(shù)措施簡述

為了持續(xù)提高航空發(fā)動機的性能，滿足各類軍用、民用飛行器不斷發(fā)展的需求，各航空強國采取了制定長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃、實施專項計劃、提高投入資金、提前開展預(yù)研、加大政府財政扶植力度、促進(jìn)強強聯(lián)合等一系列政策性保障措施，用以增強先進(jìn)航空發(fā)動機研制能力，提高航空發(fā)動機技術(shù)水平。

1 開發(fā)新概念的航空發(fā)動機

為了適應(yīng)軍用和民用發(fā)動機廣泛、復(fù)雜、特殊的需求，航空強國充分重視新型發(fā)動機的發(fā)展，大力加強新概念發(fā)動機的研發(fā)，為未來發(fā)動機的發(fā)展夯實技術(shù)基礎(chǔ)。全電發(fā)動機、渦輪沖壓發(fā)動機、智能發(fā)動機、脈沖爆震發(fā)動機、超燃沖壓發(fā)動機、骨架結(jié)構(gòu)發(fā)動機、波轉(zhuǎn)子發(fā)動機、超微型渦輪發(fā)動機等新型航空發(fā)動機不斷涌現(xiàn)，新燃料發(fā)動機、新能源發(fā)動機的研究也成為航空發(fā)動機未來發(fā)展的熱點。其中，自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機被視為下一代軍用航空發(fā)動機的最有潛力的方案，是GE、普惠、羅羅等各大航空發(fā)動機廠商均在重點發(fā)展的新型航空發(fā)動機。為了進(jìn)一步提高民用航空發(fā)動機的性能，降低運營成本，開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機、三轉(zhuǎn)子發(fā)動機、齒輪風(fēng)扇發(fā)動機等新型大涵道比渦扇發(fā)動機的發(fā)展也極為迅速，將在未來民用航空發(fā)動機市場上開展激烈的競爭。這些新型發(fā)動機的應(yīng)用與發(fā)展在相當(dāng)大程度上依賴于制造技術(shù)的發(fā)展。

2 使用新型結(jié)構(gòu)和新型材料

為了達(dá)到降低航空發(fā)動機的重量、提高渦輪進(jìn)口溫度、延長使用壽命、增強可維修性等目的，先進(jìn)航空發(fā)動機越來越多地使用了整體結(jié)構(gòu)、空心結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、耐高溫結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)，并逐步開始采用高溫鈦合金、新型單晶高溫合金、金屬間化合物、陶瓷基復(fù)合材料等新型材料，在進(jìn)一步提高發(fā)動機性能的同時，也對航空發(fā)動機的制造技術(shù)提出了更高的要求。

3 采用先進(jìn)的新型工藝技術(shù)和制造理念

基于新理念的制造模式和工藝技術(shù)是實現(xiàn)工藝技術(shù)提升、保障先進(jìn)航空發(fā)動機研制和生產(chǎn)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。新型的制造模式和工藝技術(shù)主要包括4方面的內(nèi)容：

（1）以智能制造為代表的先進(jìn)制造模式帶動了新的工藝革命。智能制造是指利用計算機模擬專家的分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等智能活動，并將這些智能活動與智能機器有機地融合起來，從而取代或延伸制造環(huán)境中專家的部分腦力勞動，極大地提高生產(chǎn)效率的先進(jìn)制造模式。將智能制造模式應(yīng)用于航空發(fā)動機零部件的生產(chǎn)和裝配，將大幅提高生產(chǎn)效率、縮短反應(yīng)時間、減少人為誤差，是航空發(fā)動機下一代制造技術(shù)的發(fā)展重點。

（2）以增材制造為代表的顛覆性制造技術(shù)改變了傳統(tǒng)工藝路線。增材制造技術(shù)是指基于數(shù)字模型將金屬、復(fù)合材料等材料堆積在特定的位置制成近凈零件的技術(shù)，也稱作3D打印技術(shù)，是一項新興的前沿技術(shù)。該技術(shù)改變了傳統(tǒng)的毛坯-加工-處理-裝配的工藝路線，能夠直接實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造，在保證零部件性能的同時，簡化了工藝流程，提高了反應(yīng)速度，已在先進(jìn)發(fā)動機噴嘴等零件中使用，且其應(yīng)用范圍日益擴大，必將成為先進(jìn)發(fā)動機制造技術(shù)中的重要工藝。

（3）以基于結(jié)構(gòu)完整性制造為代表的新型制造理念深刻影響了傳統(tǒng)工藝方法。發(fā)動機的結(jié)構(gòu)完整性是指關(guān)系到安全使用、使用費用和功能的結(jié)構(gòu)強度、剛度、振動、損傷容限及安全壽命等發(fā)動機所要求的結(jié)構(gòu)特性的總稱。結(jié)構(gòu)完整性概念貫穿于發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造、使用和維護(hù)的全過程，制造技術(shù)對保證發(fā)動機結(jié)構(gòu)完整性有著極為重要的作用。以結(jié)構(gòu)完整性研究為手段和方法，能夠加強制造技術(shù)與測試驗證技術(shù)的緊密結(jié)合，研究和建立發(fā)動機制造過程與結(jié)構(gòu)完整性之間的關(guān)系，促進(jìn)制造技術(shù)的改進(jìn)，達(dá)到加速提升制造技術(shù)的技術(shù)成熟度的目標(biāo)。

（4）以微納制造為代表的制造技術(shù)新發(fā)展拓寬了制造技術(shù)的應(yīng)用范圍。微納制造技術(shù)一般指微米、納米級（0.1～100nm）的材料、設(shè)計、制造、測量、控制和產(chǎn)品的研究、加工、制造以及應(yīng)用技術(shù)，可以認(rèn)為包含加工尺度和加工精度（可歸于精密加工或超精密加工的范疇）兩個方向的內(nèi)容。目前主要用于MEMS系統(tǒng)（微機電系統(tǒng)）、碳納米管材料、仿生結(jié)構(gòu)、傳感器等的制造。微納制造能夠?qū)崿F(xiàn)多種微精零部件、元器件、功能結(jié)構(gòu)的制造，對于未來發(fā)動機性能的進(jìn)一步提高有著重要的作用。

先進(jìn)航空發(fā)動機對制造技術(shù)和裝備的需求

制造工藝和裝備是航空發(fā)動機技術(shù)的核心，與航空武器裝備的研制和生產(chǎn)密切相關(guān)，決定著先進(jìn)的航空發(fā)動機設(shè)計能否變?yōu)槌晒Φ漠a(chǎn)品，還關(guān)系著航空武器裝備的研制與生產(chǎn)周期、質(zhì)量和成本等，是構(gòu)建航空強國的重要基礎(chǔ)。

1 數(shù)控加工技術(shù)

數(shù)控加工是切削加工與數(shù)控設(shè)備結(jié)合后形成的機械切削工藝，在航空發(fā)動機制造過程中工作量最大，廣泛用于航空發(fā)動機金屬、非金屬和復(fù)合材料的加工中。針對航空發(fā)動機高效率、高質(zhì)量、低成本的數(shù)控加工需求，重點發(fā)展難加工材料和復(fù)雜形狀零件的高效精密數(shù)控加工、自適應(yīng)加工、難加工金屬材料數(shù)控加工參數(shù)優(yōu)化及表面完整性研究、大型薄壁結(jié)構(gòu)數(shù)控加工變形控制等工藝技術(shù)研究；提高數(shù)控加工的效率、質(zhì)量和適用范圍，逐步實現(xiàn)加工過程的數(shù)字化、智能化。

2 先進(jìn)金屬成形技術(shù)

先進(jìn)金屬成形技術(shù)是指以超塑成形/擴散連接技術(shù)、多能源增材加工技術(shù)、旋壓技術(shù)等為代表的應(yīng)用于或?qū)?yīng)用于先進(jìn)航空發(fā)動機金屬、金屬間化合物、金屬基復(fù)合材料等結(jié)構(gòu)件成形的工藝技術(shù)，主要應(yīng)用于航空發(fā)動機具有標(biāo)志性的鈦合金空心風(fēng)扇葉片以及高溫合金機匣、金屬管路等結(jié)構(gòu)的成形。需重點開展超塑成形/擴散連接、噴丸成形、強力旋壓、熱成形、拉伸成形、管材成形等工藝技術(shù)的研究，不斷提升成型的精度和成形件的性能，并實現(xiàn)更多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制備。

3 涂層制備技術(shù)

功能性涂層是航空發(fā)動機中部分重要零件保持良好運行狀態(tài)的重要表面防護(hù)措施之一。航空發(fā)動機采用了大量的防護(hù)涂層，解決耐磨、隔熱、高溫抗氧化、封嚴(yán)及鈦合金阻燃等問題，以提高零件性能和壽命，涂層的設(shè)計和制造就成為了關(guān)鍵。功能性涂層包括熱障涂層、可磨耗涂層、抗氧化涂層和耐蝕涂層等類型。目前需開展離子注入與離子滲復(fù)合技術(shù)、復(fù)合熱源噴涂技術(shù)、高能束流微納加工技術(shù)、物理/化學(xué)氣相沉積技術(shù)、新型耐高溫長壽命熱障涂層及新結(jié)構(gòu)熱障涂層制備技術(shù)、新型元素?fù)诫s及結(jié)構(gòu)復(fù)合防護(hù)涂層技術(shù)、納米復(fù)合涂層技術(shù)等工藝技術(shù)的研究和相關(guān)設(shè)備的開發(fā)。

4 焊接技術(shù)

焊接技術(shù)作為一種永久性的連接手段，覆蓋了鋼鐵材料，鋁、銅、鈦等金屬材料和復(fù)合材料；焊接方法從傳統(tǒng)的電弧焊、釬焊，發(fā)展到先進(jìn)的激光、電子束等高能束流焊和摩擦焊等固相焊。焊接技術(shù)已成為集材料、機械、電子、力學(xué)、光學(xué)、信息、管理學(xué)等為一體，形成一種多學(xué)科交叉、技術(shù)密集的技術(shù)體系。航空發(fā)動機焊接結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用越來越多，已成為其發(fā)展所必須的、關(guān)鍵工藝技術(shù)。目前需重點發(fā)展航空發(fā)動機輕量化、整體化結(jié)構(gòu)制造工藝，包括整體葉盤、整體葉環(huán)、空心葉片、薄壁機匣、刷式封嚴(yán)等方面所需的電子束焊、激光焊、線性摩擦焊、TLP擴散焊、釬焊等焊接工藝技術(shù)的研究和設(shè)備的開發(fā)，同時加強金屬基和陶瓷基復(fù)合材料焊接、高性能金屬及非金屬等異種材料間的焊接、焊接結(jié)構(gòu)使用壽命評定等關(guān)鍵工藝技術(shù)研究和所需工藝設(shè)備開發(fā)。

5 特種加工技術(shù)

特種加工技術(shù)用于先進(jìn)航空發(fā)動機中主要包括高能束流加工，電加工，以及特種能源加工。其中高能束流加工和電加工應(yīng)用最為廣泛。如渦輪工作葉片等熱端部件上氣膜孔結(jié)構(gòu)的加工質(zhì)量影響著熱端部件的工作溫度、使用壽命，尤其是隨著航空發(fā)動機性能的不斷提升，需采用耐熱涂層才能保證渦輪葉片正常工作時，氣膜冷卻孔加工的難度和重要性也隨之提升。為解決渦輪工作葉片氣膜冷卻孔優(yōu)質(zhì)加工等難題，需開展短脈沖激光制孔、高效優(yōu)質(zhì)自動化電液束加工、高品質(zhì)電火花制孔等工藝技術(shù)的研究，并進(jìn)行相應(yīng)的工藝設(shè)備開發(fā)。

對于廣泛應(yīng)用于難切削復(fù)雜結(jié)構(gòu)成形的電加工技術(shù)，則需根據(jù)其加工應(yīng)力小、質(zhì)量好等特點，針對航空發(fā)動機中整體葉盤、機匣、火焰筒等不同構(gòu)件的不同需求，開展精密振動電解加工、照相電解加工、精密電火花加工、電液束加工和復(fù)合電加工等工藝技術(shù)和裝備的研究。

6 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

為減輕重量和提高耐熱性，航空發(fā)動機大量采用了復(fù)合材料構(gòu)件，包括樹脂基、金屬基和超高溫復(fù)合材料3類。

樹脂基復(fù)合材料是指以環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂等為基體的復(fù)合材料，工作溫度400℃以下，構(gòu)件制造時采用熱壓罐、纏繞成型、RTM等工藝技術(shù)。樹脂基復(fù)合材料是帽錐、包容環(huán)、外涵道等大型結(jié)構(gòu)件制備時選用的高強度輕質(zhì)材料，解決復(fù)雜形狀的大尺寸樹脂基復(fù)合材料構(gòu)件制備的工藝問題，是目前航空發(fā)動機的迫切需求。

金屬基復(fù)合材料工作溫度在700℃以下，應(yīng)用于壓氣機葉片、整體葉環(huán)等結(jié)構(gòu)，減重效果明顯（壓氣機葉環(huán)結(jié)構(gòu)可減重70%），是先進(jìn)航空發(fā)動機選用材料的重要方向，需重點開展碳化硅纖維增強體制備、鈦基或鈦鋁基與SiC增強體的復(fù)合、金屬基復(fù)材構(gòu)件熱等靜壓等制造技術(shù)研究和相應(yīng)的工藝設(shè)備研發(fā)。

超高溫復(fù)合材料目前包括增韌陶瓷基復(fù)合材料和抗氧化碳碳復(fù)合材料兩種。增韌陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用于推比15一級航空發(fā)動機燃燒室、火焰穩(wěn)定器、導(dǎo)向葉片、矢量噴管調(diào)節(jié)片等熱端靜止件，使用該材料時減重效果明顯、耐高溫性好（1650℃）、無需冷卻，需開展SiC纖維預(yù)制件設(shè)計與制造、SiC基體致密化（化學(xué)氣相滲透法CVI）、SiC纖維與基體界面防護(hù)、復(fù)合材料表面防氧化涂層制備等關(guān)鍵技術(shù)研究?？寡趸?碳復(fù)合材料應(yīng)用于大推比航空發(fā)動機燃燒室噴嘴、渦輪外環(huán)、加力燃燒室噴管等熱端部件，可承受1800℃～2000℃高溫。需開展碳纖維預(yù)制件設(shè)計與制造、C/C復(fù)材表面防氧化涂層制備等技術(shù)研究和裝備研制等。

7 增材制造技術(shù)

以增材制造技術(shù)為代表的顛覆性制造技術(shù)，在概念驗證階段就引起了全球的廣泛關(guān)注。增材制造技術(shù)被認(rèn)為是制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破。該技術(shù)具有縮短研制時間、實現(xiàn)開放式產(chǎn)品設(shè)計等特點，歐美航空發(fā)達(dá)國家已開展增材制造技術(shù)在航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用研究。增材制造技術(shù)在航空發(fā)動機未來潛在用途非常廣泛，冷熱端部件均可應(yīng)用，以激光、電子束和電弧為代表的增材制造技術(shù)將促使航空發(fā)動機制造的模式、流程、供應(yīng)鏈等方面發(fā)生巨大變化。針對由鈦合金、高溫合金、超高強度鋼等航空發(fā)動機用高性能材料制成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，需開展增材制造粉末和絲材的制備、構(gòu)件性能和精度控制、增材制造效率提升、電弧增材制造等技術(shù)研究，重點在控形控性、軌跡優(yōu)化、過程監(jiān)測和智能化工藝裝備的研發(fā)。

8 數(shù)字化制造技術(shù)

現(xiàn)代航空發(fā)動機制造必須建立在數(shù)字化制造技術(shù)基礎(chǔ)上。數(shù)字化制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)與信息、管理技術(shù)的有機結(jié)合，通過計算機、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，綜合應(yīng)用于發(fā)動機設(shè)計、制造、使用和服務(wù)的全壽命過程，并憑借企業(yè)資源計劃管理和質(zhì)量/可靠性管理等先進(jìn)管理工具，實現(xiàn)航空發(fā)動機成本、質(zhì)量、同期和效益的最大化。需重點開展制造與設(shè)計協(xié)同、制造數(shù)據(jù)集成管理、制造過程重組與流程管理、數(shù)字化工藝與工裝設(shè)計、車間數(shù)字化制造執(zhí)行控制、生產(chǎn)組織與供應(yīng)鏈管理、發(fā)動機總裝與維修管理技術(shù)和制造系統(tǒng)集成等技術(shù)研究。

數(shù)字化制造的發(fā)展方向是智能制造。為與國外先進(jìn)水平并駕齊驅(qū)，需要大力推動智能制造技術(shù)的發(fā)展，形成針對特點工序組合或發(fā)動機產(chǎn)品的具有快速響應(yīng)和精確制造能力的智能制造生產(chǎn)線，實現(xiàn)對制造過程的高層次管理和精細(xì)化控制，自主研發(fā)發(fā)動機結(jié)構(gòu)智能化設(shè)計支持工具，初步具備研制以數(shù)字化、智能化控制為特征的關(guān)鍵工藝設(shè)備及系統(tǒng)的能力，并應(yīng)用于新型航空發(fā)動機的研制過程。

9 發(fā)動機裝配和調(diào)試技術(shù)

航空發(fā)動機裝配和調(diào)試是根據(jù)尺寸協(xié)調(diào)原則，采用裝配工具、工裝和設(shè)備等將發(fā)動機零件或組件按照、技術(shù)要求進(jìn)行組合、連接形成更高一級的裝配件或發(fā)動機整機，并對裝配后的裝配件進(jìn)行相關(guān)性能調(diào)試的過程。發(fā)動機的裝配和調(diào)試技術(shù)是保證發(fā)動機各裝配件和整機使用性能的關(guān)鍵性技術(shù)。需重點開展零組件的動態(tài)測試與優(yōu)化、裝配精度控制及狀態(tài)監(jiān)測與裝備、裝配系統(tǒng)規(guī)劃與集成等涉及到面向裝配的產(chǎn)品設(shè)計、裝備研制、工藝、檢測與試驗、管理等貫穿了發(fā)動機的整個設(shè)計/制造過程的、工藝技術(shù)研究，并進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)備、軟件等開發(fā)。

10 航空發(fā)動機修復(fù)技術(shù)

隨著信息、網(wǎng)絡(luò)和控制等技術(shù)的發(fā)展，工藝技術(shù)正從面向產(chǎn)品研制向面向產(chǎn)品全壽命服務(wù)延伸。修復(fù)技術(shù)是航空發(fā)動機中重要的工藝技術(shù)，是融合了焊接、增材制造等多種工藝技術(shù)的綜合性工藝，根據(jù)需修復(fù)零部件所處的工作環(huán)境、損傷程度等，選定不同的修復(fù)方法。修復(fù)技術(shù)決定著發(fā)動機關(guān)鍵零部件的使用壽命；修復(fù)后使用性能，以及航空發(fā)動機全壽命周期使用成本等。根據(jù)航空發(fā)動機的迫切需求，需重點開展針對不同結(jié)構(gòu)的基于增材制造和基于焊接的修復(fù)技術(shù)研究，并開展焊后形貌修整和性能測試與評估方面的研究。

展望

作為各類飛行器發(fā)展的前導(dǎo)與基礎(chǔ)，航空發(fā)動機的性能不斷提高，這對航空制造技術(shù)的需求也越來越高。同時，航空制造技術(shù)的進(jìn)步與變革也有力地推動了航空發(fā)動機的發(fā)展。根據(jù)目前國際航空制造技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，可以預(yù)見到以下先進(jìn)制造模式和制造技術(shù)將在航空發(fā)動機中發(fā)揮重大作用。

（1）智能制造模式將成為航空發(fā)動機制造的新里程碑。智能制造將大幅降低人為因素造成的不利影響，加快發(fā)動機的生產(chǎn)、裝配、檢測和測試的進(jìn)程，對先進(jìn)航空發(fā)動機的研制和生產(chǎn)均有重要意義；

（2）顛覆性制造技術(shù)的應(yīng)用將引發(fā)航空發(fā)動機制造技術(shù)的重大變革。以增材制造、仿生制造為代表的顛覆性技術(shù)將為更多新結(jié)構(gòu)在航空發(fā)動機中的應(yīng)用開辟更為通暢的途徑，逐步實現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化制造，并能進(jìn)一步縮短反應(yīng)時間；

（3）前沿制造技術(shù)將在航空發(fā)動機中廣泛應(yīng)用。以極限制造（含微納制造、超大尺寸制造等）、多能源多工藝復(fù)合制造為代表的前沿制造技術(shù)將在航空發(fā)動機中推廣應(yīng)用，解決航空發(fā)動機目前面臨的一些制造瓶頸，為新型航空發(fā)動機的發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)；

（4）基于結(jié)構(gòu)完整性等新理念的制造技術(shù)將進(jìn)一步提高航空發(fā)動機的性能。將結(jié)構(gòu)完整性等新型理念融入傳統(tǒng)工藝技術(shù)中，推動工藝技術(shù)開展針對性的改進(jìn)，將有助于提高產(chǎn)品的使用壽命和性能，將促進(jìn)航空發(fā)動機進(jìn)一步提高安全性、可靠性、長壽命等性能。