【簡介：】本篇文章給大家談談《航空發(fā)動機風扇葉片材料有哪些》對應的知識點，希望對各位有所幫助。本文目錄一覽：
1、鎢元素耐高溫的能力強，為什么發(fā)動機葉片愛用錸？


2、飛機發(fā)動機最難

本篇文章給大家談談《航空發(fā)動機風扇葉片材料有哪些》對應的知識點，希望對各位有所幫助。

本文目錄一覽：

• 1、鎢元素耐高溫的能力強，為什么發(fā)動機葉片愛用錸？
• 2、飛機發(fā)動機最難造的葉片，究竟是什么材料做的？
• 3、為什么噴氣發(fā)動機的風扇葉片越來越少?
• 4、航空發(fā)動機材料的材料特點
• 5、航空發(fā)動機的各類葉片轉子材料為什么不同?

鎢元素耐高溫的能力強，為什么發(fā)動機葉片愛用錸？

說起航空發(fā)動機葉片，工作環(huán)境惡劣。比如F22的皇家發(fā)動機F119的渦流前溫度是1703℃。這種高溫會熔化我們常見的金屬。所以我們首先想到了熔點極高的鎢。它的熔點高達3422℃，足以應付1703℃。但是，我們從來沒有聽說過鎢合金用于發(fā)動機葉片。為什么？現(xiàn)代飛機的發(fā)動機種類很多，有活塞式發(fā)動機(運動飛機)、渦軸發(fā)動機(直升機)、渦輪噴氣和渦扇發(fā)動機(戰(zhàn)斗機)、渦扇發(fā)動機(無加力)、無人機、轟炸機、客機等，每臺發(fā)動機的工況和條件都不一樣，所以本文重點研究渦噴和渦扇，因為這兩種發(fā)動機在結構和工況上是相似的，但是它們的未來卻是截然不同的！

噴氣式發(fā)動機在結構上與其他類型的發(fā)動機有些不同。坐過客機的朋友可以發(fā)現(xiàn)，從發(fā)動機前部往后看，可以看到后面的風景。當然，這并不是說噴氣發(fā)動機的前后相連，我們看到的只是從外涵道葉片間隙看去的后半部分！渦扇發(fā)動機結構一般由外涵道和內涵道組成。外部管道由一個大風扇和整流葉片組成。簡單來說就是一個超大風扇，速度超快，葉片多。整個發(fā)動機的核心結構是內涵路，從前到后由低壓壓氣機、高壓壓氣機、高壓渦輪和低壓渦輪組成。壓力和溫度從前到后逐漸升高，高溫高壓在燃燒室和高壓渦輪達到最高，最后低壓渦輪膨脹最終工作后從發(fā)動機后部噴出！

它的涵道風扇是復合材料制成的，因為復合材料制成的葉片比金屬材料制成的葉片更方便、更輕。比如GEnx發(fā)動機的涵道風扇葉片18片，每片可以減輕1 kg，減重效果不??！當然這個位置的葉片對溫度沒有很高的要求，這是超大型風機的工作環(huán)境高溫從低壓壓縮機開始。眾所周知，隨著壓力的增加，氣體內能增加，溫度升高。比如波音787的另一款發(fā)動機萊德1000(羅爾斯·羅伊斯公司制造)的總壓比為52:1，溫升非?？捎^！但是，高壓渦輪前面有一個燃燒室，這才是真正惡劣的環(huán)境。比如F22皇家發(fā)動機渦流前溫度1703℃(客機渦扇發(fā)動機渦流前溫度沒那么高)，這里大部分金屬都傻眼了！

可見錸的密度比鎢高，熔點比鎢低200度左右。塊狀錸金屬為銀白色，原子排列為六方密堆積晶體結構，化學性質非常穩(wěn)定，耐酸性強，即使王水在室溫下也不能溶解。錸是1925年發(fā)現(xiàn)的元素，也是最后發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定元素。根據(jù)2014年的數(shù)據(jù)，世界上已探明的錸資源約為2500噸，僅占黃金的1%，可以說是相當稀少，一半的錸資源位于南美洲的智利。根據(jù)2020年的數(shù)據(jù)，我國已探明的錸資源儲量約為250噸，主要存在于輝鉬礦中。輝鉬礦中錸含量在1/10000~3/10000之間，陜西黃龍鋪鉬礦錸儲量為176噸。目前全球錸的年產(chǎn)量約為50噸，2016年錸的價格為4700萬元/噸，約為黃金價格的五分之一，白銀價格的13倍。隨著錸資源的減少，近年來錸的價格急劇上漲，國際錸資源主要由西方國家控制。

飛機發(fā)動機最難造的葉片，究竟是什么材料做的？

葉片是一類典型的自由曲面零件，加工這類零件時都有一個特點：薄，加工時易變形，并且材質通常為不銹鋼、蒙乃爾合金、INCONEL、鈦和鎳為基礎的難加工合金材料，更增添了加工的困難度，同時對加工工藝與加工用的刀具提出了更高的要求。

為什么噴氣發(fā)動機的風扇葉片越來越少?

為什么噴氣發(fā)動機的風扇葉片越來越少？

葉片數(shù)量的減少，這是非?，F(xiàn)實的，與老的發(fā)動機相比，是因為采用了寬弦風扇葉片。

早期的噴氣發(fā)動機使用窄弦風扇葉片，通常由固體鈦制成。因為它們又細又長(高縱橫比)，它們需要“緩沖器”(穿過風扇中間的環(huán)形圈)來防止振動。這有一個固有的問題，就是擾亂了葉片上方的氣流，降低了燃油效率。

GE CF6-80C2B2渦扇發(fā)動機進氣道顯示舊式窄弦風扇葉片。注意3/4間距的“緩沖”。在操作期間，這是一個麻煩的來源，當一個緩沖(跨中護罩)騎在另一個，造成葉片瓦。風扇的跨中護冠重疊而不是面對面接觸，并鎖定兩個或更多的葉片在一起。在發(fā)動機啟動或葉片損壞前，必須打開護板葉片，或風扇盤可能會嚴重損壞。

一種新的風扇葉片——寬弦風扇葉片開始出現(xiàn)在行業(yè)中，首先出現(xiàn)的是勞斯萊斯RB211-757E4。這些也是鈦制的，但由于它們的尺寸，內部是中空的，以減輕重量。與窄弦風扇葉片相比，它們的展弦比明顯較低，因此不需要額外的減震器支持，這大大提高了燃油效率。寬弦風扇葉片的另一個好處是，由于外來物體更有可能進入寬弦風扇葉片的旁路管道，因此，由于鳥類撞擊等事件，外部物體損壞核心的幾率更低。

劍橋公爵夫人凱瑟琳(凱特·米德爾頓)在新加坡生產(chǎn)的第一個勞斯萊斯寬弦風扇葉片和特倫特航空發(fā)動機的最后一個葉片

空心鈦寬弦風扇葉片是羅爾斯?羅伊斯皇冠上的明珠技術，也是數(shù)十年精心加工和合作的產(chǎn)物——英國和新加坡是他們唯一的生產(chǎn)地點。

風扇葉片在引擎中起著非常重要的作用，對工程師來說，它們是一件藝術品。它們每秒鐘向引擎吸入一噸空氣，產(chǎn)生引擎80%的推力。

鈦是他們選擇的空心鈦寬弦風扇葉片的材料，因為它是一種堅固和輕便的材料，可以抵抗外來物體的損壞。

但是為了使風扇葉片非常省油，他們引入了一種獨特的專利模式，使它們更輕，更符合空氣動力學。

在CFM的LEAP發(fā)動機中，最具挑戰(zhàn)性的技術之一是全新的寬弦復合風扇，這在CFM發(fā)動機中尚屬首次。LEAP的風扇將只有18個葉片，是CFM56-5C的一半，比CFM56-7B少25%。

復合風扇和密封外殼在減輕重量方面發(fā)揮了作用。每艘飛船的LEAP發(fā)動機將比風扇和外殼由金屬制成的發(fā)動機輕1000磅。因為通用的經(jīng)驗wide-chord GEnx GE90和復合材料，他們對耐久性有信心：到目前為止，沒有適航指令(廣告)GE90的風機葉片，并在一些超過18年3500萬飛行小時，只有少數(shù)葉片已經(jīng)脫離了服務。

CFM的躍進未來

羅爾斯-羅伊斯正準備從其長期以來使用中空鈦合金風扇葉片的渦扇發(fā)動機，轉向使用碳纖維增強塑料(CFRP)制造前線翼型。

勞斯萊斯戰(zhàn)略營銷副總裁羅伯特?納托爾(Robert Nuttall)表示，迄今為止，還不可能生產(chǎn)出與金屬風扇葉片一樣薄的復合材料風扇葉片。

翼型截面的厚度決定了翼型的氣動效率。

到目前為止，鈦在重量、阻力和耐久性之間取得了最佳的平衡，以抵抗振動、外來物體損傷(FOD)——如鳥類撞擊——以及沙子、火山灰和雨水的侵蝕。自最初的RB211-22以來，勞斯萊斯的所有大型渦扇發(fā)動機都配備了空心、寬弦鈦風扇葉片，這些葉片是通過超塑性成形、擴散連接(SPF/DB)工藝生產(chǎn)的。

風扇葉片和機箱被設計成一個集成系統(tǒng)。在獲得認證之前，他們必須經(jīng)過地面測試，包括刀片脫落測試。

航空發(fā)動機材料的材料特點

高溫合金主要牌號：

固溶強化型鐵基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作為強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。根據(jù)它們的強化作用方式可分為：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉淀強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

航空發(fā)動機的各類葉片轉子材料為什么不同?

樓主，是這樣的，一般來說，航空發(fā)動機的轉自葉片材料從前到后的順序

鋁合金（鈦合金）---鎳合金--單晶鎳合金--單向鎳合金--鎳合金

材料不同的原因有幾個

例如鈦合金用在低壓壓氣機和高壓壓氣機的前幾級，原因是為了減輕重量（增加發(fā)動機推重比），節(jié)約成本同時，在這些區(qū)域的工作溫度不是很高，鋁合金或者鈦合金就已經(jīng)可以滿足要求了

而高壓壓氣機的后幾級，溫度高了，鈦合金超過300攝氏度就容易著火，所以換成了耐高溫的鎳基合金

而溫度最高的高壓渦輪一級，就用了單晶的鎳基合金

高壓渦輪一級之后，溫度逐漸降低，因此，采用材料的順序又變成了單向鎳基合金，之后的低壓渦輪，溫度更低，采用鎳基合金就可以滿足要求了

綜合以上幾點，你可以看到，轉子葉片采用不同材料的總體目的是減輕重量（增加推重比）、減少加工難度，節(jié)約成本。

希望能幫你~~青蛙愛釣魚

關于《航空發(fā)動機風扇葉片材料有哪些》的介紹到此就結束了。