因複合材料的低密度、高比強度、高比剛度，能有效降低油耗、噪音，採用複合材料葉片已成為民用航空發動機的發展趨勢。以下是小編為大家推薦的相關論文範文，希望能幫到大家，更多精彩內容可瀏覽()。
摘要：進入新世紀以來，多領域技術都得到了巨大的發展，特別是隨著交通運輸業的進步，大型民用飛機開始成為交通運輸的主力軍，因而各國開始更加重視大型飛機的研製，航空業也開始成為衡量一個國家綜合國力的重要標準。而大型飛機研發的重點以及核心技術便是發動機技術。隨著民用航空業的發展，民用航空飛機核心技術———發動機技術也發展飛速，其中復材葉片已經逐步在多種民機型號中得以應用。
關鍵詞：民用航空;複合材料;發動機;風扇葉片
過去飛機發動機葉片主要採用金屬以及合金，隨著新材料出現，複合材料開始被應用於航空發動機葉片，與金屬材料相比，其具有低重、低噪、高效的優勢，並且復材葉片數量更少，能夠有效抗震顫、損傷，並且在抗鳥撞性上也更加優越，滿足了現代民航適航需要。因而復材葉片開始受到世界各大發動機廠商的關注，並逐步得以推廣應用。
1複合材料葉片的應用
復材葉片製造技術主要有預浸料/壓模技術和3-DWOVEN/RTM技術。採用預浸料/模壓技術的代表有GE90、GEnx、TRENT1000及TRENTXWB發動機的複合材料風扇葉片，而LEAP-X發動機複合材料風扇葉片採用3D-WOVEN/RTM技術成型。
1.1預浸料/模壓成型葉片
採用該種復材葉片的代表主要有GE90發動機和GEnx發動機(美國GE)，此外羅•羅公司也在進行相關研發。(1)GE90發動機。該型號發動機為GE公司上世紀九十年代所研發的特大推力發動機，是國外應用於民航最早使用復材葉片的發動機之一。該發動機復材葉片使用了預浸料/模壓成形技術，葉片從內至外逐漸減薄，葉尖厚度最薄。並且在葉身塗有防腐塗層(聚氨酯)，葉背採用一般塗層，前緣包邊採用鈦合金材料，從而提高葉片鳥撞抗性。為防止複合材料在執行中分層，在葉片後緣以及葉尖處採用纖維縫合技術予以加固。葉根榫頭為三角燕尾形，其表面塗有耐磨材料以降低榫頭摩擦係數。GE90所採用的復材葉片為22片，相比較於鈦合金空心葉片，復材葉片質量更輕，強度更高。經過十餘年的執行，證明了複合材料風扇葉片適用於具有嚴格要求的商業飛行的需要。(2)GEnx發動機。該發動機所應用的復材葉片材料以及模壓成型工藝，同GE90相比變化不大，在此基礎上GEnx對GE90的復材葉片的結構設計進行了優化。GEnx主要採用了第3代GE複合材料，外形也類似GE90-115B發動機，但由於使用了新一代三元流設計，葉片數減為18片，總質量進一步降低。葉片尖部以及前緣使用鈦合金護套，並在葉片榫根部位，增加了耐磨襯墊，便於後期維護檢修。(3)隨著複合材料在民航發動機中的應用，英國羅•羅公司也開始將目光從鈦合金葉片上轉移到復材葉片。其同GKN集團正共同進行碳纖維增強復材葉片的研發，該葉片同鈦合金葉片同樣薄，並且在量產、成本以及魯棒性上均符合民航發動機標準。目前這種碳纖維風扇葉片已經完成了包括葉片飛出、鳥撞試驗在內的地面試驗。
1.23-DWOVEN/RTM成型復材葉片
對於風扇葉片中等推力發動機提出的強度要求更高，因而Snecma公司在CFM56系列發動機研發中，在LEAP-X中將會應用碳纖維對複合材料進行增強。相比較於GEnx以及GE90，所採用的碳纖維薄層鋪設技術不同，Snecma公司在LEAP發動機葉片的製造中所採用的RTM工藝，是將碳纖維進行預先編制，在樹脂注入以及葉片高壓成型之前，碳纖維便已經成為3-DWOVEN結構。Snecma公司在復材葉片的製造上委託了AEC公司，由於AEC公司生產製造自動化程度相對較高，因而其製備三維編制預製體並完成整個葉片的製造僅需要24小時。同CFM56(CFM公司)發動機相比，LEAP發動機葉片成型採用了3-DWOVEN/RTM技術，前者結構上採用了更多的技術，而後者採用複合材料，有效減輕了發動機重量，提高了燃油效率，降低了排放量和發動機噪聲。目前，LEAP-X發動機已經開始得到中國多種旅客機的關注，未來將會逐步在中國普及推廣。
2復材葉片的發展趨勢
因複合材料的低密度、高比強度、高比剛度，能有效降低油耗、噪音，採用複合材料葉片已成為民用航空發動機的發展趨勢。制約複合材料葉片大規模應用的關鍵因素是預製體制備、復材成型技術等。
2.1預製體制備
復材葉片製造的難點之一是製備預製體。國外常用的預製體制備方法有兩種：一種是選用IM7/8551-7和IM7/M91作為預浸料並採用鐳射定位手工/自動化成型技術製備，適用於製備大推力、大葉盤直徑渦扇發動機的風扇葉片預製體;另一種是對IM7碳纖維進行預浸漬處理，通過3D-WOVEN/RTM自動化技術成型，主要用於製備小推力渦扇發動機風扇葉片的預製體。以往採用鐳射定位輔助+手工鋪疊的技術進行預製體制造，而GKN公司開發了自動化絲束鋪放裝置(簡稱AFP)可實現預製體的自動化成型。羅•羅公司在研製TNENT系列發動機複合材料風扇葉片時使用了GKN公司的自動化纖維絲束鋪放裝置，實現了復材葉片預製體的自動化成型，並運用超聲刀對預製體進行切割。Snecma公司率先提出了無餘量預製體成型技術、預製體預變形技術以及高度自動化的預製體制備技術。Snecma公司的3DW/RTM成型風扇葉片預製體技術可降低傳統二維風扇葉片的分層缺陷產生的可能性，讓葉片頂部更薄、根部更厚;經紗連續的變截面成型技術提高預製體的承載能力;採用高壓水射流對預製體進行無餘量切割。
2.2成型技術RTM
注射成型以及模壓是目前國際上流行的復材葉片成型技術，雖然兩者在技術上具有一定的差異性，但均可稱為閉模成型技術。渦扇發動機的葉片扭轉大且為雙曲面，其結構形式相對複雜，常規的成型技術無法滿足葉片加工精度，而閉模成型技術的成型精度高，能夠很好的滿足渦扇發動機對於葉片製造的需求，因而其逐步成為目前復材葉片成型的'主流技術。隨著技術的逐步發展，目前國外開始利用複合材料模具代替金屬模具，以此保證生產加工中模具和零件能夠保持一致的熱膨脹係數，進而獲得更高的零件尺寸精度。此外，復材葉片成型加工技術開始引入數字模擬模擬技術，從而在技術研究前期對成形工藝進行方向性指導，在研製過程中合理規避風險，縮短研製週期，降低研製成本。
3結束語
複合材料以其優越的特性開始成為民航發動機葉片的主流材料，並且隨著技術的發展，復材發動機葉片的製造效率更高，自動化程度也更先進。在未來高精度、可靠性、一致性會成為復材葉片生產研發的主要方向。我國自主研發的大型民用客機中也開始應用商用發動機，這為我國復材葉片的研發製造提供了一個契機，雖然目前複合材料在我國航空發動機製造中還處於初始應用階段，復材葉片的製造業僅在起步階段，但在我國技術人員的努力下，我國自主研發的應用復材葉片的渦扇發動機必然會在世界航空領域佔據一席之地。
參考文獻:
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