关键技术在商用航空发动机制造中的应用

目前，我国商用航空发动机现阶段研制的型号主要为CJ-1000以及CJ-2000。航空发动机结构复杂，且零件多采用钛合金、高温合金、高强钢以及各类新型复合材料，制造难度大。本文主要论述商用航空发动机关键零部件的特点以及制造工艺。图3-6所示为CFM56系列发动机结构。

①钛合金宽弦空心风扇叶片：叶片尺寸大，与实心叶片相比，减重效果明显，满足气动特性、噪声指标的同时，要求承受疲劳载荷和外来物冲击。主要工艺为扩散连接和超塑成形。核心设备主要包括真空扩散焊、超塑成形设备、数控砂带磨床、五轴数控机床等。

②碳纤维树脂基复合材料风扇叶片：与钛合金空心风扇叶片相比，重量明显减少，受撞击断裂后对风扇机匣的冲击小，也有利于降噪。主要工艺为三维编织+RTM成型工艺，及铺层加热压罐成型工艺。核心设备为预制体编织机和RTM成型机，及自动铺丝机和热压罐。

③树脂基复合材料风扇包容机匣：质轻、包容能力强。主要工艺方案为自动铺丝热压罐成形。核心设备主要包括自动铺丝机和热压罐等。

图3-6　涡扇航空发动机主体结构(www.xing528.com)

④钛合金大尺寸风扇盘和鼓筒：尺寸大、结构复杂、承受较大载荷，力学性能及可靠性要求高。主要工艺为锻造和数控加工。核心装备主要包括大吨位液压机、水浸探伤、数控加工中心等。

⑤大型钛合金中介机匣：主要承力框架，要求刚度高、疲劳性能好。主要工艺为整体精铸、焊接和数控加工。核心设备主要包括真空浇注炉、热等静压炉、真空电子束焊设备、数控机床等。

⑥整体叶盘：将传统轮盘和几十个叶片合为一体，减少漏气，减轻重量，提高可靠性。主要工艺为锻造+数控加工。核心设备主要包括大吨位液压机、五轴数控机床、数控车床等。备选工艺为线性摩擦焊、电解加工。

⑦粉末合金涡轮盘：使用温度高，载荷大，高损伤容限性能要求。主要工艺为超塑性等温锻造工艺和数控加工。核心设备包括真空感应熔炼炉、氩气物化制粉设备、热等静压设备、数控加工中心等。

⑧单晶高压涡轮叶片：单晶涡轮叶片承温能力高、结构复杂，长寿命、高可靠性要求高。主要工艺为精铸和成形磨。核心设备主要包括真空感应定向炉、脱芯釜、压蜡机、真空热处理炉和缓进给磨床等。

⑨低压涡轮轴：主要承受轴向负荷及径向载荷，要求具有高的静强度、抗扭转强度和抗疲劳性能。主要工艺为自由锻+胎膜锻的锻造、数控加工、喷涂、涂漆、喷丸、热处理等。核心设备包括压力机、热处理炉、深孔钻镗床、喷涂设备、喷丸设备等。