预冷却涡轮基组合循环发动机发展现状及应用前景_王占学
2023年核电用涡轮发动机行业市场发展现状
2023年核电用涡轮发动机行业市场发展现状随着全球清洁能源的需求日益增加，核能已成为一个备受关注的话题。
核电用涡轮发动机是核电站中的核主泵动力装置，其工作原理与常规汽轮发电机组基本相似，但有着更高的技术要求。
在目前的市场环境下，核电用涡轮发动机行业发展具有以下特点。
一、市场规模逐步扩大核电作为清洁、高效的能源形式，得到了越来越多国家的认可。
根据IEA（国际能源署）的预测，到2030年核电装机容量将达到600-1000GWe，2021年预计全球核电装机容量将超过400GWe。
以中国为例，2021年底预计核电累计装机容量将达到70GWe，预计市场规模将逐年增加。
二、技术创新成为核心竞争力当前，核电用涡轮发动机行业亟需技术创新，以满足更高的技术要求。
例如，要求涡轮发动机具有更高的可靠性、高效性、安全性和环保性。
随着新技术的出现，如3D打印、数字化制造等，企业可以在产品设计、制造、服务等各个环节实现更好的优化升级，提高核电用涡轮发动机的性能和品质，增强企业的核心竞争力。
三、国际市场竞争加剧目前，核电用涡轮发动机全球市场呈现出竞争加剧的局面。
除了来自传统大国如美、欧盟、俄罗斯的竞争之外，随着中国、韩国等国家的涡轮发动机技术不断提升，这些新兴市场企业也在分羹国际市场。
竞争的加剧意味着企业需要拓展全球市场，形成自己在全球范围内的营销网络和服务能力。
四、环保法规逐步严格全球各国和地区对于环保的要求不断提高，核能行业也不例外。
核电用涡轮发动机的生产和使用过程都需符合相关环保法规的要求。
如中国发布的《核电厂环境保护管理办法》等法规，要求核电站的设备和设施对环境的影响最低。
为了满足政策要求，企业需要加大环保投入，持续改进涡轮发动机的制造工艺和技术，推进环保技术的应用和发展。
综上所述，核电用涡轮发动机行业市场前景广阔，但也面临着诸多挑战。
企业需要在技术创新、国际竞争、环保法规等方面持续投入和改进，以提升核电用涡轮发动机的市场竞争力和企业经营效益。
涡轮基组合循环发动机技术发展趋势和应用前景
涡轮基组合循环发动机技术发展趋势和应用前景王占学１，刘增文１，２，王鸣２，李斌２（１．西北工业大学动力与能源学院，西安７１００７２；２．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳１１００１５）摘要：涡轮基组合循环发动机将是未来高超声速飞行器的主要动力装置，针对空间运载、高速运输、远程快速打击等任务需求，总结了国内外关于涡轮基组合循环发动机的研究现状，分析了开展涡轮基组合循环发动机技术研究必须解决涵盖了耐温、性能、匹配性、飞发一体化等诸多方面的关键技术，并阐述了涡轮基组合循环发动机潜在的技术优势和可能的应用方向。
结合未来军民用领域对高速飞行器的需求，分析了中国开展涡轮基组合循环发动机技术研究的必要性。
关键词：涡轮基组合循环发动机；高超声速推进技术；亚／超燃冲压发动机Future Development and Application Prospect of Turbine BasedCombined Cycle EngineWANG Zhan-xue 1,LIU Zeng-wen 1,2,WANG Ming 2,LI Bin 2（1.College of Power and Energy,Northwestern Polytechnical University,Xi'an 710072,China;2.AVIC Shenyang Engine Design and Research Institution,Shenyang 110015,China ）Abstract:Turbine Based Combined Cycle （TBCC ）engine is the main power plant of future hypersonic vehicle.Aiming at the necessity for spatial loadings,high-speed transportation,and long-range fast attack,the present development status of TBCC engine was analyzed in the world.Some key technologies including the temperature resistance,performance,compatibility,and aircraft and engine integration were studied in the process of developing TBCC engine.The potential technical advantages and possible application direction of TBCC engine were discussed in bined with the requirement of future military and civil hypersonic vehicles,the necessity for making further research of TBCC engine technology was analyzed in China.Key words:Turbine Based Combined Cycle （TBCC ）Engine;hypersonic propulsion technology;ramjet/scramjet engine航空发动机Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ图１吸气式发动机性能随马赫数的变化王占学（１９６９），男，博士，教授，研究方向为航空发动机气动热力学及新概念喷气推进技术。
推重比15一级发动机关键技术及分析
大、小叶片是在叶片后背段 加上小叶片，以抑制气流分离，并 且可避免因增加全长叶片而引起 的堵塞、效率下降和质量增加。美 国 Allison 公司已经设计了军用带 大、小叶片转子的大斜流风扇，虽 然在某些方面稍有不足，但性能 有了很大改进[6]。 IHPTET 计划中 的大、小叶片转子设计方案如图 6 所示。
18000
涵道比
0.4 加力温度 /K 2144
压气机增压比 8.0 涡轮进口温度 /K 1921
压气机效率 /% 91.0 发动机总质量 /kg 1180
燃烧室效率 /% 98.0 直径 /mm
1219
高压涡轮效率 /%
90.5 总长 /mm
3606
图 1 计算的推重比 15 涡扇发动机 推力 - 马赫数关系
大转折角、大弯度的宽叶片 和低展弦比的设计，可以使涡轮 叶片承受较高的气动负荷，其气 流在较长的叶片通道中完成转 折，从而避免分离。英国和比利时 联合研制的对转涡轮的气流转折 角高达 130°[10]。
此外，涡轮前温度的提高也 对涡轮叶片材料提出了更高的要 求。国外高推重比发动机采用了 更耐高温的第 4 代单晶高温合金 涡轮叶片，如 EPM- 102，比第 2 代 单 晶 合 金 PWA1484 和 Rene N5 所能承受的温度约高出 42 ℃ 。 [11]
2024年核电用涡轮发动机市场分析现状
2024年核电用涡轮发动机市场分析现状1. 引言核电作为一种清洁、可持续的能源形式，近年来受到越来越多的关注和发展。
作为核电站的关键装置之一，核电用涡轮发动机的市场需求也随之增加。
本文将对核电用涡轮发动机市场的现状进行分析，并讨论其发展趋势。
2. 市场规模和增长趋势根据市场调研数据显示，核电用涡轮发动机市场在过去几年里呈现出稳步增长的趋势。
据统计，2015年至2020年期间，全球核电用涡轮发动机市场的年均增长率达到了5%。
预计在未来几年里，核电用涡轮发动机市场的规模将进一步扩大。
3. 市场分布核电用涡轮发动机市场的分布主要集中在发达国家和地区，如美国、中国、法国、俄罗斯等。
这些国家和地区的核电建设和更新项目较多，推动了核电用涡轮发动机市场的发展。
同时，一些新兴市场如印度、巴西等也逐渐加大对核电用涡轮发动机的需求。
4. 市场竞争格局核电用涡轮发动机市场竞争激烈，主要的市场参与者包括通用电气、西门子、阿尔斯通等知名公司。
这些公司通过技术创新、产品品质和服务质量的提升来争夺市场份额。
同时，新兴企业也在不断涌现，为市场竞争增加了新的活力。
5. 技术趋势随着技术的不断进步，核电用涡轮发动机也在不断演进。
一些新技术的引入，如先进材料、节能设计等，使得核电用涡轮发动机的效率和可靠性得到了显著提升。
此外，部分企业还开始研发小型核电用涡轮发动机，以满足特定场景下的需求。
6. 市场驱动因素核电用涡轮发动机市场的发展受到多个因素的驱动。
首先，能源结构调整和环保要求的提高，使得核电成为替代传统能源的重要选择。
其次，各国对能源安全的关注，促使了核电站的建设和更新。
此外，核电用涡轮发动机在发电效率和可靠性方面的优势也推动了市场的发展。
7. 市场挑战尽管核电用涡轮发动机市场面临巨大的发展机遇，但也存在一些挑战。
首先，核电项目的投资规模大、周期长，对涡轮发动机的需求具有一定的不确定性。
其次，核电用涡轮发动机的技术要求高，研发和制造成本相对较高。
航空涡轮发动机现状及未来发展综述
航空涡轮发动机现状及未来发展综述焦华宾;莫松【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)012【总页数】4页(P62-65)【作者】焦华宾;莫松【作者单位】北京动力机械研究所;北京空天技术研究所【正文语种】中文自从20世纪40年代初期出现燃气涡轮以来，燃气涡轮的发展取得了巨大成就。
目前，燃气涡轮发动机占据航空动力的主导地位，是知识密集、军民两用的高科技产品，是国家科技工业水平和综合国力的重要标志，成为各大国大力发展、高度垄断、严密封锁的关键技术。
经过半个多世纪的发展，航空涡轮发动机技术取得巨大进步，推动了飞行器和航空工业的蓬勃发展[1]。
未来，随着材料、制造等基础工业的发展，航空涡轮发动机将迎来新一代的飞跃。
航空涡轮发动机发展现状燃气涡轮发动机发明，使航空工业发生了一场革命，飞机的速度、高度和机动性出现了历史性飞跃，飞机从亚声速跨入了超声速飞行的新时代。
纵观航空涡轮发动机的发展历程，军用航空涡轮发动机技术的发展始终引领着先进航空发动机发展方向，自20世纪40年代初以来，军用航空涡轮发动机已研制发展了四代并逐步向第五代跨越[2]。
·第一代: 以涡轮喷气发动机为主， 20世纪 40～50年代研制，20世纪 50～60 年代获得广泛应用。
表征发动机综合性能指标的推重比约3～4。
涡轮前燃气温度1200～1300K，典型机种有J57、BK-1等。
·第二代: 主要是加力式涡轮喷气发动机，基本上是第一代的改型，还有少量涡轮风扇发动机，推重比5～6，涡轮前燃气温度 1400～1550K，典型机种有 J79、TF30、SpeyMK202、M53-P2 和 P29-300 等。
·第三代: 主要是涡轮风扇发动机，技术上有了很大进步，推重比7～8，涡轮前温度 1600～1800K。
从1973 年F100 （见图1）发动机最先投入使用以来，相继又有美国的F404、F110、西欧的 RB199、法国的 M-88、前苏联的PД-33和AЛ-31φ投入使用，成为第三代战机的主要动力装置等。
2024年涡轮喷气发动机市场发展现状
2024年涡轮喷气发动机市场发展现状1. 前言涡轮喷气发动机（Turbojet Engine）是一种重要的航空发动机类型，其高效的动力输出和优越的性能使得其在航空领域得到广泛应用。
本文将探讨涡轮喷气发动机市场的现状及其发展趋势。
2. 市场规模分析据市场研究机构的数据显示，涡轮喷气发动机市场持续增长。
截至2020年，全球涡轮喷气发动机市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元。
其中，航空航天领域是涡轮喷气发动机的主要应用领域，占据市场份额的XX％。
3. 市场动态3.1 技术进步涡轮喷气发动机市场的发展得益于技术的不断进步。
近年来，涡轮喷气发动机在燃油效率、噪声减少和推力增加方面取得显著进展。
这使得涡轮喷气发动机在航空产业中得到广泛应用，并推动了市场的快速增长。
3.2 新兴市场需求新兴市场的快速发展对涡轮喷气发动机市场的增长起到了重要的推动作用。
随着航空旅行的普及以及航空业的快速发展，对高效、可靠的航空发动机的需求也在增加。
涡轮喷气发动机作为一种成熟的技术，能够满足新兴市场的需求，并具有广阔的市场前景。
3.3 环保意识提升环保意识的提升也对涡轮喷气发动机市场的发展产生了积极影响。
涡轮喷气发动机相对于传统的活塞发动机而言，具有更低的碳排放和更高的能效。
这使得涡轮喷气发动机成为减少航空业对气候影响的重要手段，进一步推动了其市场的发展。
4. 市场竞争格局涡轮喷气发动机市场存在着激烈的竞争。
目前，全球涡轮喷气发动机市场的主要参与者包括通用电气、罗尔斯·罗伊斯、普惠、斯奈克玛和洛克希德·马丁等知名公司。
这些公司凭借其强大的研发实力和技术积累，占据了市场的主要份额。
5. 发展趋势展望未来涡轮喷气发动机市场将呈现以下发展趋势： - 技术创新：随着技术的不断进步，涡轮喷气发动机将更加高效、环保和可靠。
- 新兴市场需求增加：随着新兴市场的快速发展，对航空发动机的需求将持续增加，进一步推动涡轮喷气发动机市场的增长。
论述航空涡轮发动机现状及未来发展
论述航空涡轮发动机现状及未来发展基于科学技术不断发展的背景下，涡轮发动机整体发展情况良好，并在航天领域和舰船领域中得到了广泛的应用，并向其他领域逐渐发展。
在航空领域中应用涡轮发动机，对于推动航空领域的可持续发展具有积极作用，同时推动了我国国民经济的进步。
1.燃气涡轮发动机的相关概述1.1燃气涡轮发动机的概念燃气涡轮发动机属于旋转叶轮式的热力发电机，主要是以不断流动的气体为载体，带动叶轮进行高频率的转动，从而将燃料中的能量转化为对发动机有用功的内燃式机械。
1.2燃气涡轮发动机应用的优缺点目前涡轮发动机是航空动力中的主要动力之一，对于航空领域的发展具有促进作用，究其原因是因为燃气涡轮发动机自身存在一定的优势，为其应用提供了动力，但是该发动机在应用过程中仍存在一些缺点，在一定程度上对环境造成了污染，具体内容如下。
燃气涡轮发动机应用的优点表现在，其一，启动速度快，涡轮发动机的转子在转动过程中非常轻，因此在一定程度上加快了启动的时间，能够使该发动机在极短的时间内达到最高的转速。
其二，功率密度大，经调查发现，燃气涡轮机的体积小于柴油机和蒸汽机，在航空整体结构中占有较小的空间，功率密度大，提高了发动机运行的速度。
其三，噪音频率低，燃气涡轮发动机不仅应用在航空领域，还应用在军舰领域，为了隐藏目标，军舰在运行过程中需要保持低频的噪音，因此适用于燃气涡轮发动机。
而燃气涡轮发动机应用过程中存在的缺点主要表现对环境的污染，因为在燃气涡轮发动机的运行中需要在吸入新鲜空气后排放出大量废气，此种现象严重污染了周围的环境。
2.航空涡轮发动机发展的现状众所周知，航空涡轮发动机的出现为航空领域带来了巨大的变化，不仅提高了飞机运行的速度和高度，还进入了超声速的飞行时代，带领航空领域进入到全新的时代。
根据调查发现航空涡轮发动机出现于20世纪40年代，随着科学技术的发展，直到目前为止，涡轮发动机技术已经发展到了第五代，为我国航空领域的发展带来机遇和挑战。
冲压进气冷却对发动机舱温度分布的影响
冲压进气冷却对发动机舱温度分布的影响马松;李堃;张志伟;王占学【摘要】冲压进气冷却是目前控制战斗机发动机舱内温度分布的主要方式。
利用基于模型的发动机性能分析方法，提供不同工况下发动机分段热壁边界条件，通过非结构化网格和k-ε湍流模型方法求解流动与传热控制方程，数值模拟了某型发动机舱在典型飞行状态和发动机工况下的流动特征及流场关键参数分布，并与试验结果进行了对比分析。
结果表明，模拟结果与试验结果吻合良好，模拟方法能准确预测发动机舱温度场分布，为通风冷却系统和灭火系统的设计与优化提供依据。
%Ram air inlet cooling is the main way to control the fighter engine compartment temperature dis-tribution. Based on the model of the engine performance under different working conditions, engine block hot wall boundary conditions were provided. By means of the unstructured grid and k-ε turbulent model method, the flow and heat transfer control equations were solved. The flow characteristics of key parameters and flow field distribution of a certain type of engine compartment in a typical flight condition and engine working conditions were simulated and compared with the test results. The results show that the simulation results agree with test results and the method can accurately forecast engine compartment temperature field distribution that will provide a scientific basis for ventilation cooling system and fire extinguishing system design and optimization.【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P38-42)【关键词】发动机舱;冲压进气;通风冷却系统;温度分布;发动机性能;数值模拟【作者】马松;李堃;张志伟;王占学【作者单位】中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，沈阳110035;中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，沈阳110035;中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，沈阳110035;西北工业大学动力与能源学院，西安710072【正文语种】中文【中图分类】V231.1飞机发动机舱，包容了发动机及由油泵、滑油箱、起动机、油路和各种测试用传感器等组成的发动机附件。
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作者简介 " 王占学 S!cIcJE ! 男 ! 辽宁建平人 ! 副教授 ! 博士后 ! 主要从事吸气式发动机总体技术 $ 计算流体力学等方面的研究 #
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燃 气 涡 轮 试 验 与 研 究
第 #$$ 发动机的结构图 !
射流器
为 了 进 一 步 说 明 *+,$$-".$$ 发 动 机 性 能 的 优势 " 表 / 将 *+,$$-".$$ 发动机与固体火箭发动 机012*3 的性能进行了对比 !
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图 % 和图 & 分别示出了喷水预冷却涡轮发动机 的推力和比冲随飞行马赫数的变化 ! 从图中可以看 出 " 当飞行马赫数达到 & 时 " 常规涡喷发动机的压气 机进口温度已达 ’(( ) " 推力也达到了最大值 # 而采 用喷水预冷却的涡喷发动机的推力随飞行马赫数的 增加还可以继续增加 " 即使在马赫数 ’ 时 " 发动机的 推力也比海平面标准条件时的推力高 " 并且发动机 的比冲仍然较大 !
M"1"N3 飞行器的第一级推进系统 ! !OK’ 年提出的吸 气式涡轮冲压 膨 胀 循 环 发 动 机 MP"2QR3 概 念 " 使 日
第Q期
王占学等 $ 预冷却涡轮基组合循环发动机发展现状及应用前景
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本在 !"#$ 方面的研究工作更深入了一步 ! 并且围 绕 %!&’( 发动机的工作至今一直在进行 "
收稿日期 ")**KJ*"J*K% 修回日期 ")**KJ!!J)c
SbOVDDJ/CDDE # 由美国 bT6 技术应用公司提出的 bOVDDJ/CDD 发动机概念 ‘H!Ka! 是在常规涡轮发动机
的压气机前部加装液体喷射系统 ! 将流体喷射到进 气道 ! 蒸发冷却进气道中的气流 ! 使气流温度下降 ! 扩展涡轮发动机的可工作范围 # 该发动机采用碳氢 燃料 ! 可作为高超声速巡航导弹 $ 高超声速侦察机 $ 轨道飞行器第一级的推进系统 # 通过系统论证和分 析计算表明 ! 预冷却 /CDD 发动机最高工作马赫数 可达到 I 以上 !且比冲压发动机有更高的推重比 # 图
机完成了一系列的地面试验并取得满意结果 ! 飞行 试验计划在 9--1 年进行 "
预冷却器 进气道 叶尖涡轮 热交换器
风扇
! 预冷却 "#$$ 发动机的技术优势
无 论 是 喷 流 预 冷 却 !F## 发 动 机 还 是 %!&’( 发动机 ! 其共同点都是在发动机进口对来流空气进 行降温 ! 达到扩展发动机工作范围和增加发动机性 能的目的 "这类发动机所具有的技术特点 # 技术优势 类似 "
能够增加推力的发动机之一 "
:>+ 采用预冷却 !F## 发动机作动力装置的高
速飞行器在起飞过程中出现一般性故障时可以安全 返回 "
:D+ 基于目前的涡轮发动机技术就可以开展预
冷却 !F## 发动机的研究 "
9--- 年在法国航空航天研究院:@A’&%=<> 风洞完成
了进气道的控制试验 " 基于对进气道气动性能和进 气道控制的研究 !从 9--- 年开始了进气道结构的设 计 ! 设计过程考虑的重点是保证进气道结构重量最 轻的前提下完成中心锥驱动机构 # 气动热的设计 "目 前 ! 用于飞行试验的全尺寸模型已经在 A%<% 格林 研究中心的 6-!6- 超声速风洞进行试验B?C" 预冷却器也是 %!&’( 发动机的重要部件之一 " 一方面 ! 预冷却器通过液态氢冷却进气道吸入的空 气流 !扩展了涡轮发动机的工作范围 !增加了涡轮发 动机的推力和比冲 %另一方面 ! 由于在风扇进口加装 了预冷却器 ! 会引起气流的总压损失和流场畸变 !降 低了涡轮发动机的性能 ! 减小了风扇的可用稳定裕 度 % 同时 ! 预冷却器换热片表面还存在结冰问题 ! 结 冰不仅会进一步增加总压损失 #降低换热率 ! 而且结 冰严重时还会引起气流堵塞 " 因此 !需要研制一种结
UTE U !YZ’(( ) 时喷水
喷水模式
".$$ 发动机消耗的燃料少 " 亦即 *+,$$-".$$ 发 动机有优越的比冲性能 ! 美国海军认为以 *+,$$".$$ 为动力的高速飞行器能够满足 %((E 年导弹飞 行范围和飞行时间的要求HE ?9@ 内飞行 !E( @ ?9673IFJ!
相对推力
第 !" 卷 第 ! 期
燃气涡轮试验与研究
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预冷却涡轮基组合循环发动机 发展现状及应用前景
王占学 ! 乔渭阳
@ 西北工业大学 动力与能源学院 ! 陕西 西安 !A!**A)B
B 引言
由于不同类型的发动机在不同飞行范围具有各 自的性能优势 ! 世界上许多国家曾经开展了将不同 类型的发动机在每一任务段的优势进行组合 ! 形成 一种组合循环发动机
‘!!)a
C 国外预冷却 6=?? 发动机发展现状
CDE 美国预冷却 6=?? 发动机发展现状
在美国 ! 一种新的已引起军方高度关注的高速 飞 行 器 用 发 动 机 概 念 是 喷 流 预 冷 却 /CDD 发 动 机
!" #$%&$’%( )* +%$%,)-.%"/ 0/123 4"2 5%3 6%78"),)93 )* :&%;7)),%2 61&<’"% =4>%2 ?).<’"%2 ?37,% @"9’"%
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道的基本要求是 $ 在亚声速飞行阶段需要大的进口 流量 !在超声速飞行阶段需要有高的总压恢复 " 日本 宇航航空科学所 :;<%<= 从 677> 年开始进 行 %!&’( 发动机进气道的设计和性能试验分析 ! 并取得满意 结果 " 从 677? 年起开始进气道的控制研究 ! 并在
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固体火箭发动机
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摘 要 " 本文介绍了国外新型预冷却涡轮基组合循环 @/CDDE 发动机的技术研究现状 ! 其中最具代表性的是美国的喷流
预冷却 /CDD 发动机和日本的 F/<6G 发动机 # 在对预冷却 /CDD 发动机发展现状分析的基础上 ! 介绍了预冷却 /CDD 发动机的技术优势 $ 关键技术 $ 潜在应用方向及我国开展预冷却 /CDD 发动机研究的可行性 # 关键词 "/CDD 发动机 % 高速飞行器 % 预冷却 % 涡轮发动机 中图分类号 "#)HI 文献标识码 "F 文章编号 "!IA)J)I)* @)**+E *!J**+HJ*K
构紧凑 #重量轻 #换热率高 # 总压损失小 #不结冰的预 冷却器 " 6779"677D 年间 !;<%< 研究了不同结构换热 器表面对预冷却器的换热率 #总压损失的影响 " 677, 年 ! 为了进行 %!&’( 发动机的地面试验 ! 又设计了 三种预冷却器模型 !试验结果比较理想 !但结冰问题 比较严重 !引起了严重的总压损失 " 因此 ! 深入研究 预冷却器的防结冰问题是预冷却器研究的重点BE!7C" 从目前的研制进展看 ! 尽管 %!&’( 发动机的 结构已经从叶尖涡轮结构改为后涡轮结构 ! 但是仍 然有许多技术难题需要解决B?C"