作為飛機的心臟,發(fā)動機的性能會直接影響飛機性能的各項指標,而*能體現發(fā)動機性能的參數之一就是推重比。現有推重比10一級的發(fā)動機渦輪進口溫度達到了1800~2000K,而推重比15~20一級發(fā)動機渦輪進口溫度將達到2100~2400K,這遠遠超過了發(fā)動機中高溫合金材料的熔點溫度。目前工藝成熟的發(fā)動機熱端部件材料,只能滿足推重比10一級發(fā)動機的設計要求,要發(fā)展更高推力的先進航空發(fā)動機,必須開展新型耐高溫材料設計技術的研究。同時,還要解決航空發(fā)動機結構輕、持久性強、可靠性高等一系列問題,這就需要使用新型材料和工藝技術,特別在航空發(fā)動機熱端部件上。
目前,耐高溫性能較好的陶瓷基復合材料技術已成為航空發(fā)動機制造的一個發(fā)展趨勢。如何運用陶瓷基復合材料(CMC)提高航空發(fā)動機的結構效率并降低成本,是航空發(fā)動機制造面臨的主要技術難題之一。陶瓷基復合材料在航空發(fā)動機熱端部件中的應用多見于國外報道。有資料顯示,在航空發(fā)動機熱端部件中引入陶瓷基復合材料后,可以使熱端部件在高溫環(huán)境中工作,并降低發(fā)動機冷卻氣體流量15%~25%,可有效提高發(fā)動機效率。在國內陶瓷基復合材料的研究雖然取得了一定成效,但在航空發(fā)動機熱端部件中的應用研究才剛剛起步,尚未進入工程應用階段。
陶瓷基復合材料耐熱溫度很高,適應于航空發(fā)動機熱端部件的高溫環(huán)境要求,但國內陶瓷基復合材料的制備和成型工藝尚不夠成熟,要在航空發(fā)動機熱端部件中實際應用還有一定的難度。國內要在高推重比發(fā)動機熱端部件上使用陶瓷基復合材料,必須加大陶瓷基復合材料在發(fā)動機熱端部件應用的研究力度和進度,以使發(fā)動機熱端部件能承受更高的工作溫度、降低冷氣消耗量、提高發(fā)動機效率、增強可靠性并延長發(fā)動機的壽命。