未来5年中国军用航空发动机对高温合金的需求测算
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未来5年军用航空发动机对高温合金的需求测算
中投顾问在《2018-2022年中国高温合金产业投资分析及前景预测报告》中表示，航空航天领域是高温合金最主要的应用领域，高温合金材料最初就是应用于航空航天领域，之后才逐渐应用到电力工业、汽车工业、石油石化、玻璃建材等诸多工业领域，其中，又尤以军工需求为主。
图表 国内军工用高温合金需求占比约
80%
资料来源：中投顾问产业研究中心
接下来对军用航空发动机对高温合金的需求进行测算。
测算的基本假设有：先进航空发动机平均寿命约3000小时；我国空军平均每年训练时长约200小时以上，且每台发动机均配一台备份发动机；现有及新增军用飞机双发和单发飞机数量比例为1:1；单台发动机重量为1.5吨，高温合金用量占比为50%，高温合金部件平均成材率30%。
根据《世界空军》报告，我国2016年军用飞机数量达2955架，总量落后于美国和俄罗斯，居全球第三位；我国2016年军用飞机数量相比2011年增加357架，计算可得复合年增长率为2.75%。若保持该复合年增长率，预计未来15年我国将新增军用飞机数量达1484架。基于现有及新增军用飞机单发和双发数量比例为1:1的基本假设估计，未来15年我国将新增军用航空发动机数量达8886台，新增高温合金原材料需求量达22215吨。
图表 2017-2031年国内军工航空发动机对高温合金的需求预测
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第2页
资料来源：中投顾问产业研究中心
军用先进航空发动机为先进战机的“心脏”，而高温合金又是先进航空发动机的关键原材料。由于英、美能发动机和高温合金强国对我国实行武器禁运和出口管制，我国只能从俄罗斯、乌克兰等国家进口发动机整机，国产航空发动机高温合金制品均为自产。
因此，我们可以通过估算国产和进口航空发动机的比例来测算我国军用航空发动机高温合金进口比例。我国需从俄罗斯进口发动机的机型主要为第三代战斗机J-10和H-6K 为主。J-10战机为单发中型战斗机，发动机为俄制AL-31F 发动机；H-6K 为双发战术轰炸机，发动机为俄制D-30KP-2发动机。根据《世界空军报告2017》统计，2011~2016年我国J-10战机由200架增至273架，H-6K 轰炸机由120架增至190架，因此2011~2016年我国需外购发动机数量为213台。
中投顾问《2018-2022年中国高温合金产业投资分析及前景预测报告》中的数据指出，2011~2016年我国军用飞机数量增加357架，按单发：双发为1:1计算，共增加军用发动机数量为537台，因此计算得到进口发动机数量占发动机总数量的39.66%，即我国军用航空发动机高温合金约有40%依赖进口，进口替代市场前景广阔。
航空发动机和燃气轮机耐高温叶片
附件4 航空发动机和燃气轮机耐高温叶片 “一条龙”应用计划申报指南 一、产业链构成 面向航空发动机和燃气轮机等应用领域，以提高高温合金精密铸造涡轮叶片质量和可靠性为核心，组织产业链各环节优势力量，推动重点项目攻关，突破单晶高温合金母合金纯净度控制、复杂定向/单晶涡轮叶片制备、长寿命热障涂层设计与制备等关键技术，带动上游原辅材料产业、高端装备产业等相关产业互融共生、分工合作、利益共享，推进产业链协作发展，形成上下游产业对接顺畅的应用示范全链条，推动航空发动机和燃气轮机的开发、生产和应用。 关键产业链条环节 序号产业链环节航空发动机叶片地面燃气轮机叶片 1上游原材料√√ 2关键设备制造√√ 3高性能涡轮叶片合金开发√√ 4高纯净度母合金制备√√ 5涡轮叶片精密铸造√√ 6涡轮叶片机加√√ 7涡轮叶片制孔√√ 8涡轮叶片焊接√√ 9涡轮叶片热障涂层√√ 10下游应用√√ 二、目标和任务 （一）上游原材料 1.母合金用原材料 （1）环节描述及任务。开发镍、钽、铼等原材料制备技术，提
高原材料的杂质元素含量控制水平，为涡轮叶片用铸造高温合金熔炼提供优质原材料，为母合金锭纯净度控制奠定基础。 （2）具体目标。具备优质原材料生产能力，镍、钽、铼等具体化学成分控制要求如下表所示： 表1镍的化学成分控制要求 表2钽的化学成分控制要求 类别牌号 化学成分，% Ta Nb C O N Fe Ni Mn 不大于 钽条TTa-1余量0.010.0150.200.010.010.0050.003 类别牌号W Mo Si Zr Al Cu Cr Ti 不大于 钽条TTa-10.00 30.0030.010.0030.0030.0030.0050.003 表3铼的化学成分控制要求 类别 化学成分，% Re K Na Ca Fe Cu Mo Pb 不小于不大于 铼条、铼粒99.990.00050.00050.00050.00050.00010.00010.0001 类别W As Se Sn Ba Mn Be Pt 不大于 铼条、铼粒0.00050.00010.00030.00010.00010.00010.00010.0001 类别Co Cd Bi Si Mg C Zn Sb 不大于 铼条、铼粒0.00050.00010.00010.00050.00010.00150.00010.0001 类别Al Ni Ti Cr Tl Te S 不大于 铼条、铼粒0.00010.00050.00050.00010.00010.00010.0005 2.陶瓷型芯/型壳用原材料 （1）环节描述及任务
航空发动机钛合金板材热成形加工技术
航空发动机钛合金板材热成形加工技术 陈淳陆辰张东升 （西安航空发动机（集团）有限公司冲压焊接厂，陕西） 钛及钛合金板作为结构材料有很多优点，它具有强度大，比强度高，能耐多种介质的腐蚀的性能，钛的密度不到铁的60%，仅为4.5g/cm3。钛合金抗拉强度却与高强钢相近，σb 可达1470MPa，即比强度（强度/密度）大。比强度是评价航空及航天工业用材料的一个重要指标。 目前钛合金被广泛应用于航空发动机制造领域中。航空发动机用钛合金主要驱动如下：①减重（替代钢和镍基超合金）；②使用温度（可替代铝合金、钢和镍基超合金）；③抗蚀性（可替代铝合金和低合金钢）。 但钛及钛合金也存在不足。由于其拉伸强度和屈服强度比较接近，即屈服极限对强度极限的比值大，延伸率低，因而塑性变形区范围窄，稍有塑性变形便达到强度极限，发生破坏。此外钛的弹性模量小，回弹性大，钛板冷成形时硬化比较严重，摩擦系数大，与其它金属的亲和力强，成形中容易粘模、滑伤，其特点给冷成形带来了极大困难。 1、钛合金材料成形性能分析 纯钛的塑性高，但强度低，因而限制了它在工业上的应用。为了获得要求的性能，在钛中添加不同的合金元素，得到各种不同牌号的钛合金。 工业纯钛TA1、TA2、TA3的钛的弹性模量小，回弹性大，对压力加工特别是冷冲成形很不利。多以钛板制造350℃以下工作零件，如飞机蒙皮和隔热板等。 钛合金TB1（Ti-3AI-8MO-11Cr）等β合金，可以强化到非常高的强度水平。这类合金的缺点是对杂元素敏感性高，组织不够稳定，不宜在高温下使用，另外，其冶金工艺也较一般合金复杂。 良好，可以强化到较高的强度水平，约占和航空工业中使用的钛合金石70%以上。 2、热成形加工工艺 为了改善材料的成形性能，一般在加工过程中要退火，以消除冷作硬化和应力。常常采用加热成形工艺以减少回弹，提高贴模效果。因为在一定的高温下状态下（≥550℃），屈强 比及都减少了，延伸率显著增加，可进行钛合金板成形。 2．1电阻加热成形 电阻加热就是利用钛及其合金板本身具有高电阻的特性，采用低电压大电流在钛板上直接通电。具体是在钛合金板两端，各焊接上一段不同于钛合金的金属工艺材料板片，然后在两端工艺板上接通电源，由于金属工艺板片与钛合金导电率不同而产生的电阻使钛板在几十秒内加热到成形温度，然后立即在常规的冲床等设备上用模具冲压成形。 2．1．1电阻加热成形不需要复杂特殊成形设备，工艺装备制造简单，制造周期短，可在常规的冲床、液压机或落锤等设备上用模具进行压制成形，需要增加的设备较简单，只要配备一台低电压装置作为加热源和一套夹持工件两端以便接通
2020年航空发动机行业分析报告
2020年航空发动机行业分析报告 2020年2月
目录 一、我国航空发动机国产化势在必行，产业链各环节企业将迎来重大 发展机遇期 (5) 1、国家级基金战略扶持：预计2017年启动的国家级两机专项计划投入规模 6在3000亿以上 ........................................................................................................ 2、国家安全战略重要保障：两机是工业领域皇冠上的明珠，是国家安全的重 7要战略保障 .............................................................................................................. 3、产业链条足够长、市场空间足够大：预计未来10年全球两机市场规模将 达到6000亿美元，产业链各环节企业发展空间巨大 (8) 二、我国航空发动机产业发展现状及标的梳理 (12) 1、航空发动机产业发展特点：技术壁垒高、经济回报高、研制周期长 (12) （1）技术壁垒高 (12) （2）经济回报高 (13) （3）研制周期长、研制投入大 (13) 2、我国国产军用航空发动机发展现状 (14) （1）仿制和改进 (14) （2）部分自主设计 (15) （3）拥有自主知识产权 (15) 3、我国航空发动机等两机产业链标的梳理 (16) 三、两机产业链：全球维度看切入两机供应体系，国内维度看自主可 控加速技术与产品落地 (17) 1、航发动力：我国航空发动机制造龙头企业，整机制造处垄断地位 (18) 2、应流股份：两机叶片千亿美金赛道，从此有了中国制造 (19)
航空发动机燃气轮机高温合金叶片及结构件项目投资计划书
航空发动机燃气轮机高温合金叶片及结构件项 目 投资计划书 xxx公司
航空发动机燃气轮机高温合金叶片及结构件项目投资计划书目录 第一章项目概论 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标
第二章投资背景和必要性分析 一、产业政策及发展规划 二、鼓励中小企业发展 三、宏观经济形势分析 四、区域经济发展概况 五、项目必要性分析 第三章项目建设方案 一、产品规划 二、建设规模 第四章选址方案评估 一、项目选址原则 二、项目选址 三、建设条件分析 四、用地控制指标 五、用地总体要求 六、节约用地措施 七、总图布置方案 八、运输组成 九、选址综合评价 第五章项目工程方案分析
一、建筑工程设计原则 二、项目工程建设标准规范 三、项目总平面设计要求 四、建筑设计规范和标准 五、土建工程设计年限及安全等级 六、建筑工程设计总体要求 七、土建工程建设指标 第六章风险防范措施 一、政策风险分析 二、社会风险分析 三、市场风险分析 四、资金风险分析 五、技术风险分析 六、财务风险分析 七、管理风险分析 八、其它风险分析 九、社会影响评估 第七章项目进度说明 一、建设周期 二、建设进度
三、进度安排注意事项 四、人力资源配置 五、员工培训 六、项目实施保障 第八章项目投资情况 一、项目估算说明 二、项目总投资估算 三、资金筹措 第九章项目经济评价 一、经济评价综述 二、经济评价财务测算 二、项目盈利能力分析 第十章附表 附表1：主要经济指标一览表 附表2：土建工程投资一览表 附表3：节能分析一览表 附表4：项目建设进度一览表 附表5：人力资源配置一览表 附表6：固定资产投资估算表 附表7：流动资金投资估算表
航空用钛合金的发展概况
航空用钛合金的发展概况 □北京航空材料研究院曹春晓 摘要：航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新的"亮点"，其中工艺创新的亮点比成分创新的亮点更多一些。这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等。 关键词：钛合金飞机发动机热处理工艺 ２０世纪５０年代，军用飞机进入了超声速时代，航空发动机相应地进入喷气发动机时代，原有的铝、钢结构已不能满足新的需求。钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段，由于它具有比强度高、使用温度范围宽（－２６９～６００℃）、抗蚀性好和其他一些可利用的特性，因此很快被选用于飞机及航空发动机。５０年来的世界钛市场中最大的用户始终属于航空。当前，航空仍然占５０％左右市场份额。 受２００２年"９．１１"事件影响，美国２００３年钛工业产品发货量降至１５６２５ｔ（２００２年为１６０７１ｔ），日本２００３年钛加工材发货量则降至１３８３８ｔ（２００２年为１４４８１ｔ），而中国从２０００～２００４年的钛加工材销售量却一直以很高的速度增长（见表１）。 １９９３年以后，几乎看不到新推出的工业性钛合金，而钛合金工艺方面的创新却屡见不鲜。这既与冷战时代的结束有关，也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关。 一、钛合金在飞机及航空发动机上的用量不断扩大 . 飞机机体的钛用量 表２中列出的－１８、Ａ－２２、Ｆ－３５三大战斗攻击机和Ｂ－２轰炸机是美国在２０１５年前保持空中优势的４块"王牌"。由表２可知，总的发展趋势是钛在飞机机体上的用量不断扩大。－１８在不断改型的过程中其钛用量也不断增多。 民用飞机的钛用量也在不断扩大（图１和表３）。 我国战斗机的钛用量也在不断扩大：２０世纪８０年代开始服役的歼八系列的钛用量为２％，两种新一代战斗机的钛用量分别为４％和１５％，更新一代的高性能新型战斗机的钛用量将达２５％～３０％。 . 航空发动机的钛用量 从表４和图２可知，国外先进发动机上的钛用量通常保持在２０％～３５％的水平。 我国早期生产的涡喷发动机均不用钛，１９７８年开始研制并于１９８８年初设计定型的涡喷１３发动机的钛用量达到１３％。２００２年设计定型的昆仑涡喷发动机是我国第一个拥有完全自主知识产权的航空发动机，钛用量提高至１５％。即将设计定型的我国第一台拥有自主知识产权的涡扇发动机又进一步把钛用量提高到２５％的水平。 二、航空用钛合金近期工程化发展中的一些"亮点" . 阻燃钛合金闪亮登场 为了避免"钛火"，俄罗斯曾研制了含Ｃｕ高量的ＢＴＴ－１和ＢＴＴ－３阻燃钛合金，但由于其力学性能和熔铸性能差而未能工程化。美国发明的ＡｌｌｏｙＣ（Ｔｉ－３５Ｖ－１５Ｃｒ）阻燃钛合金近期已成功地应用于Ｆ１１９发动机（－２２战斗机的动力装置）的高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管。这是高温钛合金领域的最新亮点，也是钛发展史
航 空 发 动 机 叶 片 涂 层
航空发动机叶片涂层技术 一．涡轮叶片是先进航空发动机核心关键之一 航空发动机被称为现代工业“皇冠上的明珠”，航空发动机是飞机的“心脏”，价值一般占到整架飞机的20%-25%。目前，能独立研制、生产航空发动机的国家只有美、英、法、俄、中5个。但是，无论“昆仑”、“秦岭”发动机、还是“太行”系列，我国航空发动机的水平距离这一领域的“珠穆朗玛”依然存在不小的差距。美、俄、英、法四个顶级“玩家”能够自主研发先进航空发动机。西方四国由于对未来战场与市场的担忧，在航空发动机核心技术上一直对中国实施禁运和封锁。技术难关有很多。本人认为涡轮叶片是先进航空发动机的核心技术之一。 随着航空航天工业的发展，对发动机的性能要求越来越高，要使发动机具有高的推重比和大的推动力，所采用的主要措施是提高涡轮进口温度。国外在20世纪90年代，要求涡轮前燃气进口温度达1850-1950K。美国在IHPTET计划中要求：在海平面标准大气条件下，航空燃气涡轮机的的涡轮进口温度高达2366K。涡轮进口温度的提高要求发动机零件必须具有更高的抗热冲击、耐高温腐蚀、抗热交变和复杂应力的能力。对于舰载机，由于在海洋高盐雾环境下长期服役，要求发动机的叶片的耐腐蚀性更高；常在沙漠上飞行的飞机，发动机的叶片要具有更好的耐磨蚀。 众所周知：镍基和钴基高温合金具有优异的高温力学和腐蚀性
能，广泛用于制造航空发动机和各类燃气轮机的涡轮叶片（blade and vane）。就材质来看：各国的高温合金型号虽各不相同，但就相近成分的高温合金来说，其性能相近（生产工艺方法不同有也造成性能有大的差异）。好的高温合金的使用温度也只有1073K左右，为达到前面所说的要求温度，采用的方法有二：一是制成空心的叶片。空心叶片自20世纪60年代中期出现以来，经历了对流冷却、冲击冷却、气膜冷却以及综合冷却的发展历程，使进气口温度高出叶片材料约300—500℃，内腔的走向复杂化和细致化。这一步的改进仍难满足需要，且英国发展计划将取消冷却。二是涂层，常进行多材质多层次涂层。 PVT公司研究表明：军用直升机上的发动机叶片采用涂层，在沙漠上飞行，寿命可提高3倍左右，不仅大大降低了制造发动机叶片的成本，同时也使飞机的维护时间延长了两倍。 二．涡轮叶片的涂层 高温合金的生产方法或晶形结构对产品的性能是有很大影响的，如图1所示，GE公司20年前开始采用单晶高温合金制作战机用发 Fig.1 Comparative preperties of polycrystal,columnar and single-crystal superallys
2016-2022年中国航空发动机产业现状调查及十三五运营管理深度分析报告
2016-2022年中国航空发动机产业现状调查及十三五运营管理深度分析 报告 中国报告网
2016-2022年中国航空发动机产业现状调查及十三五运营管理深度分析报告 ?【报告来源】中国报告网—https://www.360docs.net/doc/ff18212870.html, ?【关键字】市场调研前景分析数据统计行业分析 ?【出版日期】2016 ?【交付方式】Email电子版/特快专递 ?【价格】纸介版：7200元电子版：7200元纸介+电子：7500元 中国报告网发布的《2016-2022年中国航空发动机产业现状调查及十三五运营管理深度分析报告》内容严谨、数据翔实，更辅以大量直观的图表帮助本行业企业准确把握行业发展动向、市场前景、正确制定企业竞争战略和投资策略。本报告依据国家统计局、海关总署和国家信息中心等渠道发布的权威数据，以及我中心对本行业的实地调研，结合了行业所处的环境，从理论到实践、从宏观到微观等多个角度进行市场调研分析。它是业内企业、相关投资公司及有关部门准确把握行业发展趋势，洞悉行业竞争格局，规避经营和投资风险，制定正确竞争和投资战略决策的重要决策依据之一。本报告是为了了解行业以及对本行业进行投资不可或缺的重要工具。 本研究报告数据主要采用国家统计数据，海关总署，问卷调查数据，商务部采集数据等数据库。其中宏观经济数据主要来自国家统计局，部分行业统计数据主要来自国家统计局及市场调研数据，企业数据主要来自于国统计局规模企业统计数据库及证券交易所等，价格数据主要来自于各类市场监测数据库。 第一章：中国航空发动机行业发展综述13 1.1 航空发动机的相关概述13 1.1.1 航空发动机的定义13 1.1.2 航空发动机的分类13 1.1.3 航空发动机属“四高”行业14 （1）高技术14 （2）高投入15 （3）高风险15 （4）高壁垒16 1.1.4 航空发动机价值拆分情况17 （1）发动机占飞机价值的30% 17 （2）发动机生命周期费用拆分18 （3）航空发动机部件价值拆分19 （4）航空发动机制造成本拆分20 1.2 我国航空发动机行业的发展综述21 1.2.1 航空发动机是航空工业的短板21 1.2.2 航空发动机行业发展历程分析22 1.2.3 航空发动机行业生命周期分析23
大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析
第23卷第6期2008年6月 航空动力学报 Journal of Aerospace Pow er Vol.23No.6 J une 2008 文章编号:100028055(2008)0620976205 大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析 刘大响1,金 捷2,彭友梅1,胡晓煜3 (1.中国航空工业第一集团公司科技委,北京100012; 2.北京航空航天大学航空发动机数值仿真研究中心,北京100083; 3.中国航空工业第一集团公司发展研究中心,北京100012) 摘 要:对军民用大涵道比涡扇发动机的现状和发展趋势等进行了阐述,从国家大型飞机工程的战略目标、大型飞机发动机的重要性和市场前景等方面,对我国大涵道比涡扇发动机的需求、现状和差距进行了初步分析,简要介绍了我国大涵道比涡扇发动机的总体方案,提出了发展我国大涵道比涡扇发动机的主要关键技术,并分别从大涵道比涡扇发动机、国际合作、材料工艺试验条件建设等方面,简要论述了关键技术解决途径与措施建议. 关 键 词:大涵道比涡扇发动机;综述;需求分析;关键技术;措施途径中图分类号:V231 文献标识码:A 收稿日期:2007208209;修订日期:2008204208 作者简介:刘大响(1937-),男,湖南祁东人,教授、博导、工程院院士,主要研究方向:发动机发展战略、发动机总体、稳定性分析 和评定、发动机数值仿真技术等. Summarization of development status and key technologies for large airplane engines L IU Da 2xiang 1,J IN Jie 2,PEN G Y ou 2mei 1,HU Xiao 2yu 3 (https://www.360docs.net/doc/ff18212870.html,mittee of Science and Technology of China Aviation Indust ry Corporation I , Beijing 100012,China ; 2.Aeroengine Numerical Simulation Research Center , Beijing University of Aeronautics and Ast ronautics ,Beijing 100083,China ;3.Develop ment and Research Center of China Aviation Indust ry Corporation I , Beijing 100012,China )Abstract :The develop ment stat us and trends of military and civil high bypass pressure ratio (BPR )t urbofan engines for large airplanes has been summarized in t he paper.In t he as 2pect s of st rategical goals ,importance and marketing foreground of t he high BPR t urbofan engines for national large airplanes engineering in China ,t he requirement s ,stat us and gap s of high BPR t urbofan engines in China have been analysis briefly as well as t he int roduction of t he overall engine scheme for t he high BPR t urbofan engines wit h t he main key technolo 2gies for t he engines.In terms of military and civil high BPR t urbofan engines technologies ,international cooperation ,materials and techniques and test facilities ,some suggestion and app roach have been discussed for t he technical challenges wit h t he develop ment of high BPR t urbofan engines in China. K ey w ords :highbypass pressure ratio (BPR )t urbofan engine ;summarization ; requirement s ;key technologies ;app roach
航空发动机钛合金筒体加工工艺研究
航空发动机钛合金筒体加工工艺研究 筒体是发动机上的重要零件，结构复杂，尺寸精度及形位公差要求高。由于用TC6钛合金材料制成，切削性能较差，其质量直接影响组件的强度及密封性。文章对钛合金筒体的结构特点、材料特点、工艺特点等进行深入分析，從加工方法的选择、刀具选择、定位装夹等方面介绍了钛合金筒体加工工艺，为同类零件的加工提供参考。 标签：钛合金筒体；内孔；密封槽 1 概述 作动筒主要由筒体、活塞杆组成，在航空发动机上的主要功能是通过活塞杆在筒体内的直线往复运动，将液压能转换成机械能，推动加力燃烧室的调节环移动。其中作动筒筒体的加工精度对整个组件的运动灵活性和工作可靠性有着直接影响。因此如何提高作动筒筒体的加工质量是关系到发动机工作可靠性的关键之一。文中针对航空发动机钛合金作动筒筒体（如图1）的加工工艺进行了梳理和总结。 2 钛合金作动筒筒体工艺分析 2.1 材料分析 筒体是用TC6钛合金材料制成，钛合金材料由于导热性、塑性较低，弹性模量小等特点，切削性能较差；钛合金磨削时温度高，磨削力大，砂轮黏附现象严重，因此通常工艺上对钛合金材料不选择磨削的加工方法。由于钛合金自身的切削性能特点，在加工方法的确定、刀具选择、切削参数的选取及切削液的使用方面要考虑很多因素，给工艺路线安排和加工都带来了一定的难度。 2.2 结构与精度分析 如图1所示，此钛合金筒体从结构上属于整体结构，零件两端的外部各有一对接嘴，大端内孔部位壁厚较薄，属于薄壁结构，在加工中极易变形，影响加工精度。 2.2.1 内孔分析。筒体内孔是作动筒的主要工作表面之一，它的尺寸精度、形状精度要求均比较高。但由于零件属于薄壁件，最小壁厚2mm左右，内孔尺寸精度要求7级，表面粗糙度要求Ra0.20μm，对基准的跳动要求为0.03mm；且零件外部带有接嘴（如图1），这种结构对加工时的定位装夹提出了更高的要求。 2.2.2 密封槽的要求。筒体密封槽的尺寸和形状精度直接影响筒体装配后的密封性能，因此设计图对密封槽的尺寸精度及表面粗糙度要求也较为严格，而且对于槽口尖边也需要严格控制，避免划伤槽内的密封圈，影响密封；同时对4
先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势
先进航空发动机关键制造技术发展现状与趋势 一、轻量化、整体化新型冷却结构件制造技术1 整体叶盘制造技术整体叶盘是新一代航空发动机实现结构创新与 技术跨越的关键部件，通过将传统结构的叶片和轮盘设计成整体结构，省去传统连接方式采用的榫头、榫槽和锁紧装置，结构重量减轻、零件数减少，避免了榫头的气流损失，使发动机整体结构大为简化，推重比和可靠性明显提高。在第四代战斗机的动力装置推重比10 发动机F119 和EJ200上，风扇、压气机和涡轮采用整体叶盘结构，使发动机重量减轻20%~30%，效率提高5%~10%，零件数量减少50% 以上。目前，整体叶盘的制造方法主要有：电子束焊接法；扩散连接法；线性摩擦焊接法；五坐标数控铣削加工或电解加工法；锻接法；热等静压法等。在未来推重比15~20 的高性能发动机上，如欧洲未来推重比15~20 的发动机和美国的IHPTET 计划中的推重比20的发动机，将采用效果更好的SiC 陶瓷基复合材料或抗氧化的C/C 复合材料制造整体涡轮叶盘。2 整体叶环（无盘转子）制造技术如果将整体叶盘中的轮盘部分去掉，就成为整体叶环，零件的重量将进一步降低。在推重比15~20 高性能发动机上的压气机拟采用整体叶环，由于采用密度较小的复合材料制造，叶片减轻，可以直接固定在承力环上，从而取消了轮盘，使结构质量减轻70%。目前正
在研制的整体叶环是用连续单根碳化硅长纤维增强的钛基复合材料制造的。推重比15~20 高性能发动机，如美国XTX16/1A 变循环发动机的核心机第3、4 级压气机为整体叶环转子结构。该整体叶环转子及其间的隔环采用TiMC 金属基复合材料制造。英、法、德研制了TiMMC 叶环，用于改进EJ200的3级风扇、高压压气机和涡轮。3 大小叶片转子制造技术大小叶片转子技术是整体叶盘的特例，即在整体叶盘全弦长叶片通道后部中间增加一组分流小叶片，此分流小叶片具有大大提高轴流压气机叶片级增压比和减少气流引起的振动等特点，是使轴流压气机级增压比达到3 或3 以上的有发展潜力的技术。4 发动机机匣制造技术在新一代航空发动机上有很多机匣，如进气道机匣、外涵机匣、风扇机匣、压气机机匣、燃烧室机匣、涡轮机匣等，由于各机匣在发动机上的部位不同，其工作温度差别很大，各机匣的选材也不同，分别为树脂基复合材料、铁合金、高温合金。树脂基复合材料已广泛用于高性能发动机的低温部件，如F119 发动机的进气道机匣、外涵道筒体、中介机匣。至今成功应用的树脂基复合材料有PMR-15（热固性聚酰亚胺）及其发展型、Avimid（热固性聚酰亚胺）AFR700 等，最高耐热温度为290℃~371℃，2020 年前的目标是研制出在425℃温度下仍具有热稳定性的新型树脂基复合材料。树脂基复合材料构件的制造技术是集自动铺带技术（ATL）、自动纤维铺放
论高温合金在航空航领域中使用
论高温合金在航空航领域中的使用摘要：高温合金是指在650°c以上温度下具有一定力学性能和抗氧化、耐腐蚀性能的合金。目前常是镍基、铁基、钴基高温合金的统称。简介高温合金在航空航天领域中的应用及应用时所选用的高温合金的类型说明。 关键词：高温合金，燃烧室，涡轮，涡轮盘 abstract: the high temperature alloy is to point to in the 650 ° c temperature above has some mechanical properties and oxidation resistance, corrosion resistance performance of the alloy. at present is often ni-based, iron base, cobalt-based high temperature alloy collectively. high temperature alloy profile in aerospace applications and application of choose the type of high temperature alloy description. keywords: high temperature alloy, the combustion chamber, turbine, turbine plate 中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号： 高温合金又叫热强合金。按基体组织材料可分为三类：铁基镍基和铬基。按生产方式可分为变形高温合金和铸造高温合金。它是航空航天领域中不可或缺的原材。它是航天，航空制造发动机高温部分的关键材料。主要用于制造燃烧室，涡轮叶片，导向叶片，压气机与涡轮盘，涡轮机匣等部位。使用温度范围在600℃—1200℃，
航空航天钛合金研究现状
航空航天钛合金研究现状 摘要介绍了钛合金在航空航天领域中应用的进展情况和未来的发展趋势。关键词钛合金，航空航天，应用，发展 引言大量采用现金钛合金极其应用技术，提高钛合金用量，是新一代飞机和发动机先进性的显著标志之一，可大幅度提高结构减重效果和安全 可靠性。如美国第四代战斗机F/A-22的用钛量占结构的38.8%，其 中大部分零件是按照耐久性/损伤容限设计准则选用现金的Ti6Al4V ELI和Ti-6-22-22S损伤容限型钛合金制造的，真是“一代材料，一 代飞机”。同样，航空发动机结构的钛合金用量也在不断提高，如F100 的用钛量为25%。F119的用钛量达40%。 飞机结构钛合金在飞机上的应用可以取得良好的减重效益，满足军用飞机高机动性、高可靠性和长寿命的设计需要。早在世纪50年代初期，国外一些军用飞机上就开始用工业纯钛制造后机身的隔热板、机尾整流罩、减速板等受力不大的结构件。20世纪60年代，钛合金在飞机结构上的应用，进一步扩大到襟翼滑轨、承力隔框、中央翼盒型梁、起落架梁、直升机桨毂等主要受力构件。到20世纪70年代，钛合金在飞机结构上的应用又从战斗机扩大到军用大型轰炸机和运输机，而且在民用飞机上也开始大量采用钛合金构建。例如，波音747大型客机的起落架支承梁，是由Ti6Al4V合金制造的大型锻件。长6cm，质量1.8t。波音787大型客机的起落架转向架梁，是由TI-5553高强度钛合金制造的大型锻件，强度级别为1240MPa，质量约为2.0t。随着钛合金的研究和生产的发展，飞机上的用钛量也越来越大，美国第四代战斗机代表机型FA-22的用钛量已经占到飞机结构的38.8%。F/A-22飞机主要使用7个牌号的钛合金，分别是：中强度钛合金
铸造高温合金发展的回顾与展望
第20卷 第1期2000年3月 航 空 材 料 学 报 JOURNAL OF AERONAUT ICAL M ATERIALS Vol.20,No.1 M arch2000 铸造高温合金发展的回顾与展望 陈荣章1 王罗宝1 李建华2 (1.北京航空材料研究院,北京100095; 2.中国人民大学,北京100872) 摘要:回顾了20世纪40年代以来铸造高温合金发展中的若干重大事件:叶片以铸代锻;真空 熔炼技术;定向凝固及单晶合金;合金成分设计;Ni3Al基铸造高温合金;合金凝固过程数值 模拟;细晶铸造。展望了铸造高温合金21世纪的发展:单晶高温合金仍然是最重要的涡轮叶 片材料;继续靠工艺的发展挖掘合金潜力;发展有希望的替代材料。 关键词:合金发展;铸造高温合金;燃气涡轮叶片 中图分类号:T G24 文献标识码:A 文章编号:1005 5053(2000)01 0055 07 自从20世纪40年代初期第一台航空喷气发动机采用第一个铸造涡轮工作叶片以来,铸造高温合金的发展经历了一段曲折而又辉煌的历程。众所周知,航空发动机的发展与高温合金的发展是齐头并进、密不可分的,前者是后者的主要动力,后者是前者的重要保证。占据着航空发动机中温度最高、应力最复杂的位置的铸造涡轮叶片的合金发展尤其是这样。半个世纪以来,航空发动机涡轮前温度从40年代的730 提高到90年代的1677 ,推重比从大约3提高到10[1],这一巨大进展固然离不开先进的设计思想、精湛的制造工艺以及有效的防护涂层,但是,高性能的铸造高压涡轮叶片合金的应用更是功不可没。40年代以来,标志着铸造高温合金性能水平的在140M Pa/100h条件下的承温能力从750 左右提高到当前的1200 左右(图1),是十分令人鼓舞的巨大成就。在这世纪之初回顾铸造高温合金发展的历程,不能不提到如下几件使人难忘的重大事件。 叶片以铸代锻 1943年,美国GE公司为其J 33航空发动机选用了钴基合金H S 21制作涡轮工作叶片,代替原先用的锻造高温合金H astelloy B。当时为了考核铸造高温合金作为转动件的可靠性,宇航局(NASA)有关部门曾对两种合金叶片同时进行台架试车鉴定。结果表明, HS 21完全可以代替H astelloy B制作涡轮转子叶片,从此开创了使用铸造高温合金工作叶片的历史[2,3]。之后,又谨慎地对X 40,GM R 235等铸造合金进行类似的考核研究,使铸造叶片的应用有所扩大。随着发动机推力的增大,叶片尺寸增大,当时发现叶片的主要失效模式从蠕变断裂转变为疲劳断裂,而铸造叶片由于晶粒粗大且不均匀,疲劳性能远低于锻造合金,加之当时出现了性能较高的沉淀硬化型镍基锻造高温合金,例如Nimonic80A, Udimet500,W aspaloy, 437 , 617等,而且锻造技术有所进步,这就使设计师又把叶片选 收稿日期:1999 09 20 作者简介:陈荣章(1937 ),男,研究员
航空发动机金属材料要点
军用手册 航空航天飞行器机构的金属材料和元件 分配表A。允许公开发行：有限的发布量。 前言 1.这本军事手册被批准用于国防部和联邦航空管理部门。 2.对可用于完善次手册的有益的建议（推荐，增加，删除）和任何相关数据，请致信：军 事手册—5协调委员会（937-656-9134留言，937-255-4997传真），AFRL/MLSC, 2179特福斯-史特，122室，赖特-帕特森, AFB, OH 45433-7718,可以通过写清自己的地址并在第一章的结尾写上标准化文件改进建议，如果使用的是本纸质书籍可以致信给我们。3.这本书包括金属材料强度特性和航空航天飞行器元件的设计信息。这本手册中所有的信 息和数据都和空军，陆军，海军，美国联邦航空管理局相一致，和行业出版保持一致，并且和国防部，联邦航空管理局共同努力，完善数据。 4.此手册的电子版与纸质印刷版保持技术一致；但是在格式上存在微小的差异，例如表格 或者图形的位置可能有差异。根据显示器的尺寸和分辨率设置，可能更多的数据可以不在显示器放大下得到。这些数据被通过几种方法中的一种转换成电子格式。例如，数字化或者重新计算的方法被用于绝大多数的像典型的应力应变图和温度影响等的工程图。 例如第一章和第九章用扫描的方法获取图形的数据信息，以及第四章和第七章中绝大多数的S/N曲线合图表。这些电子数据也被用于生成纸质的数据以保持纸质书和电子书籍的等价。在所有的情况下，电子数据都和纸质的数据相对比以确保电子数据是技术上等同的。附录E提供了这本手册所有图形的详细列表，并附有每个图形格式的描述。 项目编号.1560-0187
数控代码解释 对于包含有材料特性的章节，用决策数据系统来辨别文本，表格和说明部分。此系统由下面的例子来解释。在第一，第八和第九章中也用到了各种此类的决策系统。A例： 一般的材料类型（本例：钢） 基于遗传特性的基材的（本例，中间合金钢）或者对于元件特性的逻辑故障。 所有数据都相关的特种合金。如果数据是零，则此部分包含遗传特性的诠释。 如果是零，则此部分包含对合金的特殊诠释；如果是整数，此数字是用于区分具体的工况或者状况（热处理）。 用给定数据给出的图表数据的类型（见下面的描述） B例 铝 2000系列的锻造合金 2024合金 在T3, T351, T3510, T3511, T4, 和T42 下的特性 以下是具体的属性： 拉伸性能（极限强度和屈服强度）~~~1 压缩屈服和剪切极限强度~~~~~2 轴承性能（极限和屈服强度）~~~3 弹性模量和剪切模量~~~4 失效时的伸长率，总的应变和面积缩减~~~5 应力应变曲线和正切模量的曲线~~~6 蠕变~~~7 疲劳~~~8 疲劳裂纹扩展~~~9 断裂韧性~~~10
我国航空发动机行业现状及发展趋势预测分析
2016年我国航空发动机行业现状及2017市场发展趋势预测分析 中商情报网讯：近年来，我国已经形成较完整的航空发动机产业链和相应的 生产布局。2011年我国整个航空发动机市场规模约为200亿元人民币，其中军 用约占70%；民用约占30%，预计到2020年，我国航空发动机产业市场规模将 突破千亿元大关。 中国航空发动机市场规模及预测，2011年-2020年如下图所示： 一、航空发动机整体情况 航空发动机作为飞机动力源，是决定飞机性能的重要因素。航空发动机集中 了机械制造行业几乎所有的高精尖技术，因此航空发动机技术水平的高低是一个 国家工业实力的重要标志。目前世界上能制造飞机的国家很多，但是能独立研制 航空发动机的只有美国、俄罗斯、英国、法国、中国等少数几个国家，而全球民 用航空发动机市场基本被欧美企业垄断。 航空发动机产业空间广阔，未来20年全球民用航空发动机市场规模将达到 14,360亿美元，军用航空发动机市场规模将达到4,300亿美元。 二、航空发动机电子技术 随着发动机测试技术和控制技术的快速发展，发动机系统已从传统的机械系 统向机电系统发展，而且发动机电子技术所占比例不断提高。在航空发动机领域， 以发动机参数采集器和发动机电子控制系统为代表的发动机电子系统的采用极 大推动了发动机电子技术的发展。 （一）发动机参数采集器基本情况 发动机参数采集器属于发动机状态监视装置。这类设备主要进行发动机重要 参数的采集、处理和存储，发动机气路参数趋势分析，发动使用寿命监视，发动 机振动监视，发动机健康管理等。发动机参数采集器可以跟踪采集航空发动机运 行中的工作状态和故障信息，并进行处理，分析出航空发动机部件的性能退化情 况或者根据处理后的数据对故障进行诊断、分析故障原因、性质、部位及发展趋 势，根据具体情况采取必要的维护措施。这类电子状态监视与故障诊断系统对航 空发动机早期故障诊断征兆的及时发现与及时处理具有重要作用，可以避免相关 事故的发生，保障飞行安全，同时还可以“视情维修”，大大节省维修成本与维修 时间，对使用方和维修商都会带来明显的经济效益。 目前国内外飞机都逐渐采用发动机参数采集器取代传统的发动机仪表，新飞 机制造和老飞机改造产生了较大容量的市场。晨曦航空是国内率先研制发动机参 数采集器的企业之一，是国内直升机发动机参数采集器最大供应商。 （二）航空发动机电子控制领域基本情况
航空用钛合金的发展概况
航空用钛合金地发展概况 □北京航空材料研究院曹春晓 摘要：航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新地"亮点"，其中工艺创新地亮点比成分创新地亮点更多一些.这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等. 关键词：钛合金飞机发动机热处理工艺 ２０世纪５０年代，军用飞机进入了超声速时代，航空发动机相应地进入喷气发动机时代，原有地铝、钢结构已不能满足新地需求.钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段，由于它具有比强度高、使用温度范围宽（－２６９～６００℃）、抗蚀性好和其他一些可利用地特性，因此很快被选用于飞机及航空发动机.５０年来地世界钛市场中最大地用户始终属于航空.当前，航空仍然占５０％左右市场份额. 受２００２年"９．１１"事件影响，美国２００３年钛工业产品发货量降至１５６２５ｔ（２００２年为１６０７１ｔ），日本２００３年钛加工材发货量则降至１３８３８ｔ（２００２年为１４４８１ｔ），而中国从２０００～２００４年地钛加工材销售量却一直以很高地速度增长（见表１）. １９９３年以后，几乎看不到新推出地工业性钛合金，而钛合金工艺方面地创新却屡见不鲜.这既与冷战时代地结束有关，也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关. 一、钛合金在飞机及航空发动机上地用量不断扩大 . 飞机机体地钛用量 表２中列出地－１８、Ａ－２２、Ｆ－３５三大战斗攻击机和Ｂ－２轰炸机是美国在２０１５年前保持空中优势地４块"王牌".由表２可知，总地发展趋势是钛在飞机机体上地用量不断扩大.－１８在不断改型地过程中其钛用量也不断增多. 民用飞机地钛用量也在不断扩大（图１和表３）. 我国战斗机地钛用量也在不断扩大：２０世纪８０年代开始服役地歼八系列地钛用量为２％，两种新一代战斗机地钛用量分别为４％和１５％，更新一代地高性能新型战斗机地钛用量将达２５％～３０％. . 航空发动机地钛用量 从表４和图２可知，国外先进发动机上地钛用量通常保持在２０％～３５％地水平. 我国早期生产地涡喷发动机均不用钛，１９７８年开始研制并于１９８８年初设计定型地涡喷１３发动机地钛用量达到１３％.２００２年设计定型地昆仑涡喷发动机是我国第一个拥有完全自主知识产权地航空发动机，钛用量提高至１５％.即将设计定型地我国第一台拥有自主知识产权地涡扇发动机又进一步把钛用量提高到２５％地水平. 二、航空用钛合金近期工程化发展中地一些"亮点" . 阻燃钛合金闪亮登场 为了避免"钛火"，俄罗斯曾研制了含Ｃｕ高量地ＢＴＴ－１和ＢＴＴ－３阻燃钛合金，但由于其力学性能和熔铸性能差而未能工程化.美国发明地ＡｌｌｏｙＣ（Ｔｉ－３５Ｖ－１５Ｃｒ）阻燃钛合金近期已成功地应用于Ｆ１１９发动机（－２２战斗机地动力装置）地高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管.这是高温钛合金领域地最新亮点，也是钛发展史
中国航空发动机现状·症结·差距
中国航空发动机现状·症结·差距 近年来，中国的航空事业呈现井喷发展之势，每年各型新飞机以超过大众想象的速度展现在人们的面前，但是，一个不可回避的问题也常常被业内外人士提出：现在中国的航空发动机到底怎么样？何时能迎头赶上？中国航发有值得珍视的“家底” 我国航空发动机事业创建于抗美援朝时期，历经维护修理、测绘仿制、改进改型、自主研制等发展阶段，从无到有、由小到大。如果从开始整机研制的1956年算起，至今恰好62年。回顾往昔，在极为困难的情况下，航发事业不仅为航空武器装备发展和国民经济建设做出了重要贡献，也为其进一步发展奠定了技术与产业基础。这是不争的事实，有值得我们高度珍视的“家底”。家底1.基本建成航空发动机研制生产体系 以发动机设计研究院所和主机生产企业为核心，建成了包括一批专业化配套生产企业和科研所在内的航空发动机研制生产体系。迄今，我国以航空发动机为主业的企事业单位共26家，其中设计研究所4家，主机生产企业6家。年销售收入大约300亿元，军航发和民航发之比大致7：3，其中军航发的制造与维修比例5：1，民航发维修与零部件转包
比例接近1：1。中国航空发动机集团公司（AECC）成立时，对外公布的集团从业人员9.6万，总资产1100亿元。家底2.基本具备研制生产所有种类航空发动机的能力 关于中国航发的产能似乎一直未作正式发布。笔者从2009年的中国航空博物馆空军装备展上获得了一组公开数 据（截止时间应为2008年），在对未列品种和产量数据进行补正后，笔者估算：从1956年至2008年的52年间，涡扇、涡喷、涡桨、涡轴和活塞式发动机等5类航空发动机总产量约57000台。按年平均数外推10年，即从1956年到2018年的62年间，我国航空发动机的总产量不低于67000台，即年产量大约1100台。国产航空发动机数量占现役军用配套总数的90%以上，基本满足了国产歼击机、强击机、轰炸机、运输机、教练机和直升机等航空装备的需求。近年来，一批新的高性能发动机开始研制，有的已经获得突破，如“太行”系列大推力、推重比8一级涡扇发动机，并有了2的量产能力。家底3.构建7基本完整的科研条件与基础设施即使是在国家财力不够、投入不足的过去，仍然构建了包括高空试验台等在内的一大批高水平基础科研设施。近十多年来，国家对航空发动机的投入大幅增加，科研设施条件得到全局性的显著改善。 中国上海的COMAC的总装厂内，C919第一架机正在安装CFM国际LEAP-1C发动机的推力反向装置。