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Aircraft Engine

航空发动机领域

进气道是发动机进气道的重要部件,其主要作用是供给发动机一定流量的空气,而且近气流场要保证燃烧室的正常工作随着飞行速度的增加,进气道的增压作用越来越大。因此进气道气动型面的理论设计及制造精度对发动机稳定性有显著的影响,在高速飞行状态下,进气道直接承受高温、高压和高速气流的冲刷作用。因此,要求进气道的材料必须具有承载能力强、耐热性能好、抗烧蚀和抗冲刷性能好和易加工、具有类似金属的断裂行为,对裂纹不敏感,没有灾难性损毁等特点。 C/SiC材料是一种兼有金属材料、陶瓷材料和碳材料性能优点的热结构/功能一体化新型材料,具有耐高温、低密度、高强比、高比模、抗氧化、抗烧蚀,对裂纹不敏感,不发生灾难性损毁等特点。 尾喷管其主要作用是维持推进剂正常燃烧,同时将燃气热能转换为动能,以获得预期的推力。火箭发动机喷管直接承受高温、高压和高速以及含固态粒子燃气的冲刷作用。为此,要求喷管材料必须具有承载能力强、耐热性能好、抗烧蚀和抗冲刷性能好和易加工、具有类似金属的断裂行为,对裂纹不敏感,没有灾难性损毁等特点。 公司前期承接的航天发动机主要有进气道、燃烧室及尾喷管等。
总体描述
航空发动机主要分为五大部件,分别为进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷。随着航空发动机推重比的提高,涡轮前温度越来越高,传统的金属结构材料已不能满足设计需求,急需发展碳化硅陶瓷基复合材料等轻质耐高温、冷却少甚至无需冷却的结构材料。陶瓷基复合材料在航空发动机中的应用领域主要包括图1中的热端部件:燃烧室、涡轮和尾喷构件。按结构类型分有:燃烧室类构件、导向叶片类构件、涡轮外环构件、椎体构件、尾喷构件、转子构件等。
主要特点
1)轻质化,提高火箭发动机的推力,重在提高发动机构件的工作温度和降低结构重量。使用性能更优异的耐高温轻质复合材料(C/SiC)可降低发动机结构的质量占比,提高有效载荷质量。 2)高强、高模、延伸性好,提高结构的自振频率和稳定性。 3)耐热性能高、抗烧蚀和抗冲刷性能好;可达温度1650℃、流速大于300m/s以上工作至少1500S。