刘大响院士：一代新材料，一代新型发动机——航空发动机的发展趋势及其对材料的需求|新闻-上海研润光学显微镜厂

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洛氏硬度计

维氏硬度计

显微硬度计

布氏硬度计

金相切割机

金相磨抛机

金相镶嵌机

自准直仪

金相显微镜: MMAS-4 金相显微镜分析系统（倒置偏光）; MMAS-5 金相显微镜分析系统（正置偏光）; MMAS-6 金相显微镜分析系统（正置透反）; MMAS-8 金相显微镜分析系统（正置透反）; MMAS-9 金相显微镜分析系统（正置偏光）; MMAS-12 金相显微镜分析系统（正置偏光）; MMAS-15 金相显微镜分析系统（无限远）; MMAS-16 金相显微镜分析系统（正置偏光）; MMAS-17 金相显微镜分析系统（正置透反）; MMAS-18 金相显微镜分析系统（无限远）; MMAS-19 金相显微镜分析系统（微分干涉）; MMAS-20 金相显微镜分析系统（倒置偏光）; MMAS-21 集成电路金相显微镜分析系统; MMAS-22 金相显微镜分析系统（明暗场）; MMAS-23 金相显微镜分析系统（微分干涉）; MMAS-24 金相显微镜分析系统（微分干涉）; MMAS-25 金相显微镜分析系统（微分干涉）; MMAS-26 金相显微镜分析系统（明暗场）; MMAS-27 金相显微镜分析系统（明暗场）; MMAS-28 金相显微镜分析系统（明暗场）; MMAS-29 金相显微镜分析系统（微分干涉）; MMAS-100 金相显微镜分析系统（正置）; MMAS-200 金相显微镜分析系统（正置）; 4XI 单目倒置金相显微镜; 4XB 双目倒置金相显微镜; 4XC 三目倒置金相显微镜; 5XB 双目倒置偏光金相显微镜; 6XB 正置三目金相显微镜; 6XD 正置双目偏光金相显微镜; 7XB 大平台集成电路检测金相显微镜; 8XB 大平台明暗场芯片检查金相显微镜; 9XB 正置无限远偏光金相显微镜; 10XB 正置无限远明暗场偏光金相显微镜; 11XB 研究级透反射偏光暗场金相显微镜; 102XB 工业正置明暗场偏光金相显微镜; 4XC-ST 三目倒置金相显微镜; 5XB-PC 电脑型倒置偏光金相显微镜; 6XB-PC 电脑型正置金相显微镜; 6XD-PC 电脑型正置偏光金相显微镜; 7XB-PC 电脑型集成电路检测金相显微镜; 8XB-PC 电脑型芯片检查金相显微镜; 9XB-PC 电脑型正置偏光金相显微镜; 10XB-PC 电脑型正置明暗场金相显微镜; 11XB-PC 电脑型研究级DIC金相显微镜; 102XB-PC 电脑型正置明暗场金相显微镜; AMM-8ST 三目倒置卧式金相显微镜; AMM-17 透反射金相显微镜; AMM-200 三目正置金相显微镜; JC-10 读数显微镜; BJ-X 便携式测量金相显微镜; HMM-200 便携式测量金相显微镜; HM-240 便携式金相显微镜; HMM-240 便携式测量金相显微镜; HMM-240S 便携式视频测量金相显微镜

体视显微镜: SM-2C 定倍体视显微镜(上光源); SM-3C 定倍体视显微镜(双光源); SM-4L 连续变倍体视显微镜; SM-5L 连续变倍体视显微镜(上光源); SM-6L 连续变倍体视显微镜(双光源); SM-7L 连续变倍体视显微镜(双光源); SM-8L 连续变倍体视显微镜(上光源); SM-9L 连续变倍体视显微镜; SM-10L 连续变倍体视显微镜(双光源); SMAS-11 体视显微图像分析测量系统; SMAS-12 体视显微图像分析测量系统(单); SMAS-13 体视显微图像分析测量系统(双); SMAS-14 体视显微图像分析测量系统(双); SMAS-15 体视显微图像分析测量系统(单); SMAS-16 体视显微图像分析测量系统; SMAS-17 体视显微图像分析测量系统(双); SMAS-18 体视显微图像分析测量系统; WPAS-19 焊接熔深立体显微分析系统; PXS 定倍体视显微镜; XYR 三目连续变倍体视显微镜; XTZ-03 连续变倍体视显微镜; XTZ-E 三目连续变倍体视显微镜

生物显微镜: BID-100 倒置相衬生物显微镜; BID-200 倒置相衬生物显微镜; BID-300 倒置无限远生物显微镜; BID-400 倒置偏光调制相衬生物显微镜; BID-500 倒置透射相衬生物显微镜; BID-600 倒置透射微分干涉相衬生物显微镜; BI-10 单目生物显微镜; BI-11 单目生物显微镜; BI-12 单目生物显微镜; BI-13 单目生物显微镜; BI-14 双目生物显微镜（偏光）; BI-15 双目生物显微镜（偏光）; BI-16 生物显微镜（相衬、无限远、示教）; BI-17 生物显微镜（相衬、无限远、示教）; BI-18 生物显微镜（相衬、无限远、示教）; BI-19 生物显微镜（相衬、无限远、示教）; BI-20 生物显微镜（相衬、无限远、示教）; BI-21 生物显微镜（相衬、无限远）; BI-22 生物显微镜（相衬、无限远）; BI-23 生物显微镜（相衬、无限远、暗场）; BI-24 生物显微镜（相衬、无限远、暗场; BI-25 生物显微镜（相衬、无限远）; BIAS-100 倒置相衬生物显微分析系统; BIAS-200 倒置相衬生物显微分析系统; BIAS-300 倒置无限远生物显微分析系统; BIAS-400 偏光调制相衬生物显微分析系统; BIAS-500 倒置透射相衬生物显微分析系统; BIAS-600 微分干涉生物显微分析系统; BIAS-714 正置生物显微分析系统; BIAS-715 正置生物显微分析系统; BIAS-716 正置生物显微分析系统; BIAS-717 正置生物显微分析系统; BIAS-718 正置生物显微分析系统; BIAS-719 正置生物显微分析系统; BIAS-720 大行程正置生物显微分析系统; BIAS-721 大行程正置生物显微分析系统; BIAS-722 大行程正置生物显微分析系统; BIAS-723 无限远光学生物显微分析系统; BIAS-724 超大平台生物显微分析系统; BIAS-725 无限远光学生物显微分析系统; XSD-100 三目倒置生物显微镜; 37XD 三目倒置生物显微镜; XSP-8CA 三目正置生物显微镜

偏光显微镜/荧光显微镜: PM-10 简易偏光显微镜; PM-11 偏光显微镜（透、反射）; PM-12 偏光显微镜（透射）; PM-13 偏光显微镜（无限远）; PM-14 偏光显微镜（无限远、反射）; PBAS-20 偏光显微分析系统; PBAS-21 偏光显微分析系统; PBAS-22 偏光显微分析系统; PBAS-23 偏光显微分析系统; PBAS-24 偏光显微分析系统; PBAS-25 偏光显微分析系统; PBAS-26 偏光显微分析系统; PBAS-27 偏光显微分析系统; FM-100 荧光显微镜（倒置、四色）; FM-200 荧光显微镜（无限远、四色）; FM-300 荧光显微镜; FM-400 荧光显微镜（无限远）; FM-500 荧光显微镜（无限远）; FM-600 荧光显微镜（无限远）; FBAS-100 荧光显微分析系统; FBAS-200 荧光显微分析系统; FBAS-300 荧光显微分析系统; FBAS-400 荧光显微分析系统; FBAS-500 荧光显微分析系统; FBAS-600 荧光显微分析系统

其它显微镜(工具/比较/进口): 19JC 数字式万能工具显微镜; 19JPC 微机式万能工具显微镜; 19JPC-V 影像式万能工具显微镜; XZB-4C 比较显微镜; XZB-8F 比较显微镜; XZB-14 比较显微镜; 进口显微镜

洛氏硬度计: HR-150A 洛氏硬度计; HR-150DT 电动洛氏硬度计; HRS-150 数显洛氏硬度计; HRS-150M 触摸屏洛氏硬度计; HRZ-150 智能触摸屏洛氏硬度计; HRZ-150S 智能触摸屏全洛氏硬度计; ZHR-150S 电脑洛氏硬度计; ZHR-150SS 电脑全洛氏硬度计; ZXHR-150S 电脑塑料洛氏硬度计; HRZ-45 智能触摸屏表面洛氏硬度计; ZHR-45S 电脑表面洛氏硬度计; HBRV-187.5 布洛维硬度计; HBRVS-187.5 智能数显布洛维硬度计; ZHBRVS-187.5 电脑布洛维硬度计

显微硬度计: HV-1000 显微硬度计; HV-1000Z 自动转塔显微硬度计; HVS-1000 数显显微硬度计; HVS-1000Z 数显自动转塔显微硬度计; HVS-1000M 触摸屏显微硬度计; HVS-1000MZ 触摸屏自动转塔显微硬度计; HMAS-D 显微硬度计测量分析系统; HMAS-DS 显微硬度计测量分析系统; HMAS-DSZ 显微硬度计测量分析系统; HMAS-DSM 显微硬度计测量分析系统; HMAS-DSMZ 显微硬度计测量分析系统; HMAS-CSZD 显微硬度计测量分析系统; HMAS-CSZA 显微硬度计测量分析系统; HMAS-ROLL 版辊显微硬度测量分析系统

维氏硬度计 MC010系列: HV5-50 维氏硬度计; HV5-50Z 自动转塔维氏硬度计; HVS5-50M 触摸屏维氏硬度计; HVS5-50MZ 触摸屏自动转塔维氏硬度计; FV 研究型维氏硬度计; HMAS-D5 维氏硬度计测量分析系统; HMAS-D5Z 维氏硬度计测量分析系统; HMAS-D5SM 维氏硬度计测量分析系统; HMAS-D5SMZ 维氏硬度计测量分析系统; HMAS-C5SZA 维氏硬度计测量分析系统; HMAS-HT 高温维氏硬度计测控系统; HMAS-LT 超低温维氏硬度计测控系统; HV-5 5公斤力维氏硬度计; HV-10 10公斤力维氏硬度计; HV-20 20公斤力维氏硬度计; HV-30 30公斤力维氏硬度计; HV-50 50公斤力维氏硬度计; HVS-5 5公斤力数显维氏硬度计; HVS-10 10公斤力数显维氏硬度计; HVS-20 20公斤力数显维氏硬度计; HVS-30 30公斤力数显维氏硬度计; HVS-50 50公斤力数显维氏硬度计; HV-5Z 5公斤力自动转塔维氏硬度计; HV-10Z 10公斤力自动转塔维氏硬度计; HV-20Z 20公斤力自动转塔维氏硬度计; HV-30Z 30公斤力自动转塔维氏硬度计; HV-50Z 50公斤力自动转塔维氏硬度计; HVS-5Z 5公斤力数显转塔维氏硬度计; HVS-10Z 10公斤力数显转塔维氏硬度计; HVS-20Z 20公斤力数显转塔维氏硬度计; HVS-30Z 30公斤力数显转塔维氏硬度计; HVS-50Z 50公斤力数显转塔维氏硬度计

布氏硬度计 MC010系列: HB-2 锤击式布氏硬度计; HBE-3000A 电子布氏硬度计; HBE-3000C 数显布氏硬度计; HBS-3000 数显布氏硬度计; HBS-3000L 触摸屏布氏硬度计; HMAS-DHB 布氏硬度计测量分析系统; HMAS-DHBL 布氏硬度计测量分析系统; HMAS-HB 便携式布氏硬度测量分析系统; HBM-2017A 数显异形布氏硬度计

邵氏硬度计/巴氏硬度计 MC010系列: 934-1 巴氏硬度计; LX-A/D/C 邵氏橡胶硬度计; LXS-A/D/C 数显邵氏硬度计; HLX-A/C 邵氏硬度计支架; HLX-D 邵氏硬度计支架; HLXS-A/C 数显邵氏硬度计支架; HLXS-D 数显邵氏硬度计支架

进口硬度计: MIC10 超声波硬度计; MIC20 组合式超声波硬度计; TIV 便携式光学硬度计; TKM-459 超声波硬度计; DynaMIC 回弹硬度监测仪; DynaPOCKET 动态回弹硬度计

硬度计耗材/配件 MC010系列

自准直仪/平面度检查仪 MC030系列: 1401(1X5) 双向自准直仪(6-10米); 1401-15/20 双向自准直仪(15-20米); S1401 数显双向自准直仪(6-10米); S1401-15 数显双向自准直仪(15-20米); YR-1S 数显自准直仪(30米,1秒); YR-0.1S 数显自准直仪(30米,0.1秒); YR1000U-3050 光电自准直仪(25/10米); YR25PC02 光电自准直仪(25米,0.2角秒); YR25TL02 光电自准直仪(25米,0.2角秒); YR25D10 电子自准直仪(25米,1.0角秒); YR20TL05 光电自准直仪(20米,0.5角秒); YR20W10 远程自准直仪(20米,1.0角秒); YR10PC01 光电自准直仪(10米,0.1角秒); YR10TL01 光电自准直仪(10米,0.1角秒); YR2038 电子自准直仪(10米,1角秒); YR10TL03 光电自准直仪(10米,0.3角秒); YR10W06 远程自准直仪(10米,0.6角秒); YR05TL02 光电自准直仪(5米,0.2角秒); YR04TL001 光电自准直仪(4米,0.01角秒); YR05GMS 电子比较测角仪; YR0515GMM 小型电子比较测角仪; YROP10 电子式光学平行差测量仪; YR8-36 金属多面棱体; YR140-205 多齿分度台; YR-001D 自准直仪多轴位移工作台; YR-01X 自准直仪旋转位移工作台; YR-SL 自准直仪升降工作台; YR-5L 自准直仪光学五棱镜

金相切割机 MC004系列: QG-1 金相试样切割机; Q-2 金相试样切割机; QG-2 岩相切割机; Q-3A 金相试样切割机; Q-4A 金相试样切割机; QG-5A 金相试样切割机; QG-100 金相试样切割机; QG-100Z 自动金相试样切割机; QG-300 三轴金相试样切割机; ZQ-40 无级双室自动金相试样切割机; ZQ-50 自动精密金相试样切割机; ZQ-100/A/C 自动金相试样切割机; ZQ-150F 无级三轴自动金相试样切割机; ZQ-200/A 无级三轴金相试样切割机; ZQ-300F 无级三轴自动金相试样切割机; ZQ-300Z 自动金相试样切割机; QG-500 大型液压伺服金相试样切割机; ZY-100 导轨金相试样切割机; SYJ-150 低速金刚石切割机; SYJ-160 低速金刚石切割机

金相磨抛机 MC004系列: MPD-1 金相试样磨抛机 (单盘无级); MPD-2 金相试样磨抛机 (双盘四档单控); MP-3A 金相试样磨抛机 (三盘三控无级); MP-2A 金相试样磨抛机 (双盘双控无级); MPD-2A 金相试样磨抛机 (双盘双控无级); MPD-2W 金相试样磨抛机 (双盘单控无级); ZMP-1000 金相试样磨抛机 (单盘8试样智能); ZMP-2000 金相试样磨抛机 (双盘8试样智能); ZMP-3000 金相试样磨抛机 (智能闭环系统); ZMP-1000ZS 智能薄片自动磨抛机; BMP-1 半自动金相试样磨抛机; BMP-2 半自动金相试样磨抛机; MY-1 光谱砂带磨样机; MY-2A 双盘砂带磨样机; MPJ-35 柜式金相试样磨平机; P-1 单盘台式金相试样抛光机; P-2 双盘台式金相试样抛光机; LP-2 双盘立式金相试样抛光机; PG-2A 双盘柜式金相试样抛光机; P-2T 双盘台式金相试样抛光机; PG-2C 双盘立式金相试样抛光机; P-2A 双盘柜式金相试样抛光机; YM-1 单盘台式金相试样预磨机; YM-2 双盘台式金相试样预磨机; YM-2A 双盘台式金相试样预磨机; 研磨抛光敷料; 进口研磨抛光机

清洁度检测分析系统

材料气泡测量分析系统

电子万能试验机 MC009系列: YRST-D 数显电子拉力试验机(1-5KN); YRST-M 数显电子拉力试验机(10、20KN); YRST-M50 数显电子拉力试验机(50KN); YRWT-D 微机控制电子万能试验机(1-5KN); YRWT-M 微机电子万能试验机(10、20KN); YRWT-M50 微机控制电子万能试验机(50KN); YRWT-M100 微机电子万能试验机(100KN); YRWT-M200 微机电子万能试验机(200KN); LDW-5 微机电子拉力试验机(0.05-5吨); WDS01-2D 数显电子万能试验机(0.1-2吨); WDS10-100 数显电子万能试验机(1-10吨); WDS10-300L 数显电子万能试验机(1-30吨); WDW10-100 微机电子万能试验机(1-10吨); WDW200-300 电子万能试验机(20-30吨); AGS-X25 岛津电子万能试验机(2-5吨); AGS-X13 岛津电子万能试验机(10-30吨); 5942 Instron电子万能材料试验机(2mN-2kN); 5940 Instron电子万能材料试验机(0.5-2kN); 3300 Instron电子万能材料试验机(0.5-5kN); 5980 Instron电子万能材料试验机(10-60kN); 5960 Instron电子万能材料试验机(5-50kN); 3360 Instron电子万能材料试验机(5-50kN); 3380 Instron电子万能材料试验机(100kN); ZWIK250 Zwick万能材料试验机(5-250kN); ZWIK5 Zwick万能材料试验机(0.5-5kN)

液压万能试验机 MC009系列: WES100-300B 数显液压万能试验机; WES600-1000D 数显液压万能试验机; WEW300-600B 电脑液压万能试验机; WEW600-1000D 电脑液压万能试验机; WAW100-1000B 电液伺服万能试验机; WAW600-1000D 电液伺服万能试验机; WES-100B 10吨数显液压式万能试验机; WES-300B 30吨数显液压式万能试验机; WES-600B 60吨数显液压式万能试验机; WES-600D 60吨数显液压式万能试验机; WES-1000D 100吨数显液压式万能试验机; WEW-100B 微机屏显液压式万能试验机; WEW-300B 微机屏显液压式万能试验机; WEW-600B 微机屏显液压式万能试验机; WEW-1000B 微机屏显液压式万能试验机; WEW-600D 微机屏显液压式万能试验机; WEW-1000D 微机屏显液压式万能试验机; WAW-100B 微机控制电液伺服万能试验机; WAW-300B 微机控制电液伺服万能试验机; WAW-600B 微机控制电液伺服万能试验机; WAW-1000B 微机控制电液伺服万能试验机; WAW-600D 微机控制电液伺服万能试验机; WAW-1000D 微机控制电液伺服万能试验机

冲击试验机 MC009系列: YR-1530 手动冲击试验机(300J); YR-B 半自动冲击试验机(300、500J); YRS-B 数显半自动冲击试验机(300、500J); YRW-B 微机半自动冲击试验机(300、500J); YR-Z 全自动冲击试验机(300、500J); YRS-Z 数显全自动冲击试验机(300、500J); YRW-Z 微机全自动冲击试验机(300、500J); CDW-40 冲击试验低温槽; CDW-60 冲击试验低温槽; CDW-80 冲击试验低温槽; CSL-A 冲击试样缺口手动拉床; CSL-B 冲击试样缺口电动拉床; JB-300B/500B 半自动冲击试验机; JBS-300B/500B 数显半自动冲击试验机; JBS-300Z/500Z 数显自动冲击试验机; JBW-300B/500B 电脑型冲击试验机; JBW-300Z/500Z 电脑自动冲击试验机; CST-50 冲击试样缺口投影仪; CSL-1 冲击试样缺口手动拉床; CZL-Y 冲击试样缺口液压拉床

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刘大响院士：一代新材料，一代新型发动机——航空发动机的发展趋势及其对材料的需求

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导读：在对世界航空动力技术加速发展态势进行简要综述的基础上，对航空发动机关键材料技术的发展现状与趋势进行分析研究，并按照一代新材料、一代新型发动机的思路，提出先进航空发动机主要部件和系统对材料技术的发展需求，并从质量稳定性和工艺成熟度、工程化研究和验证、材料体系和数据、复合材料、适航取证等方面，对提高我国材料技术的发展和应用水平提出了建议。1、世界航空发动机技术呈加速发展态势从二战结束到21世纪初，军用喷气战斗机及其动力的发展大致经历四次更新换代。推重比8—级涡扇发动机是目前世界主要大国现役第三代主力战斗机的动力。第四代推重比10发动机从20世纪80年代中期开始发展，其典型机种有美国的F119、西欧四国的EJ200、法国的M88-III、俄罗斯的AL-41F。2005～2007年开始，配装推重比10—级先进涡扇发动机的第四代战斗机（如美国的F/A-22和F-35)，已经陆续取代现役的第三代战斗机，成为美国和部分西方国家，甚至我国部分周边国家和地区21世纪上半叶的主战机种。民用运输机和旅客机的动力也大致经历了四个阶段:早期为活塞式发动机，1949年出现了第工一种用涡轮喷气发动机“埃汶”为动力的民航客机——“彗星号”，标志着民用飞机喷气发动机时代的到来。第三阶段为20世纪60年代初的低涵道比（1.5～2.5)涡轮风扇发动机，耗油率为0.07～0.08kg/(N＊h)，广泛用于波音-727、-737，DC-9，“三叉戟”等飞机，逐步代替了耗油率高、经济性差的涡喷发动机。 1970年1月22日，装有4台涵道比为5.2、推力为193.lkN(19700kgf)的JT9D-3型大涵道比涡轮风扇发动机的大型远程旅客机波音747-100投人航线使用，标志着民用航空动力进人了全新的大涵道比涡扇发动机时代。自20世纪70年代初第工一代大涵道比涡扇发动机JT9D、CF6和RB211投人使用以来，目前已经发展了五代，其耗油率比第工一代民用涡扇发动机降低约20%。 2001年美国GE公司为波音-777研制成功GE90-115B高涵道比涡扇发动机，推力达到547kN(55826kgf)，耗油率下降到0.05kg/(N＊h)左右，是当今世界上推力最大的发动机，被收入吉尼斯世界纪录中。目前，世界上窄体干线客机的动力100%选择了涡扇发动机；用涡扇发动机为动力的支线客机订货量已超过70%;大涵道比涡扇发动机使双发大型远程宽体客机实现了不着陆的越洋飞行。航空使世界变成了“地球村”，现在人们可以在24h内到达世界上的任何地方。工业水平的提高、科学技术的进步和经济实力的增强，是航空动力快速发展的源动力。世界航空强国在重视教育、科技和工业技术发展的同时，对航空动力技术的预先研究和试验验证给予极大的重视，开展了一系列大型研究计划，为各种先进军、民用发动机提供了坚实的技术基础。特别值得指出的是，美国于20世纪60年代初至80年代中在连续实施十多项发动机研究计划的基础上，在研制第四代发动机（F119)的同时，从1988年起至2003年又投人50亿美元巨资，由军方、政府及工业界联合实施不针对特定发动机型号的“综合高性能发动机技术计划”（即IHPTET计划）；其目标是利用最新的科技成果，使推进系统的技术能力在1988年的基础上翻一番，到2005年左右突破推重比12～15—级发动机的关键技术，并通过大量试验验证，不断将新的成果用于型号，为其研制提供强有力的技术支持。这意味着他们用15年左右的时间，在推重比、耗油率、成本等方面取得的技术进步，相当于过去30～40年所取得的成就。在IHPTET计划取得巨大成功的基础上，美国政府和军方又制定了其后继计划——多用途、经济可承受的先进涡轮发动机（VAATE)计划，准备再用12年时间（2006～2017)、大约再投人37亿美元，通过多用途核心机、耐久性和智能发动机三个重点领域的研究，在2017年左右使发动机经济可承受性(定义为能力与寿命期成本之比，其中能力为推重比与中间状态耗油率的函数)提高10倍。为了同美国竞争，以英国为主，意大利和德国参与共同实施了与IHPTET类似的先进核心军用发动机计划的第二阶段(ACME-n)，英国和法国又联合实施了先进军用发动机技术（AMET)计划，德国宇航研究院联合企业界独立实施了针对民机的3E(环境、效率和经济性）发动机研究计划。日本早已通过生产第三代发动机，并参与世界一流水平的大型民用涡扇发动机的国际合作研制，目前又正在与美、英合作研制飞行速度5倍于声速的HYPR-90组合循环发动机，力图在高超声速推进技术领域抢占领先地位。印度的军用发动机在部分依靠与国外合作的条件下采取自主研制的途径，自行研制的推重比8—级GTX-35VS双转子涡扇发动机已经首飞，在推重比10以上涡扇发动机和高超声速组合动力关键技术研究方面也取得了不少进展。上述情况充分表明，世界航空推进技术正呈现出一种加速发展的态势。2、航空发动机关键材料技术的发展现状与趋势航空发动机是在高温、高压、高速旋转的恶劣环境条件下长期可靠工作的复杂热力机械，在各类武器装备中，航空发动机对材料和制造技术的依存度最为突出，航空发动机高转速、高温的苛刻使用条件和长寿命、高可靠性的工作要求，把对材料和制造技术的要求逼到了极限。材料和工艺技术的发展促进了发动机更新换代，如：第工一、二代发动机的主要结构件均为金属材料，第三代发动机开始应用复合材料及先进的工艺技术，第四代发动机广泛应用复合材料及先进的工艺技术，充分体现了一代新材料、一代新型发动机的特点。在航空发动机研制过程中，设计是主导，材料是基础，制造是保障，试验是关键。从总体上看，航空发动机部件正向着高温、高压比、高可靠性发展，航空发动机结构向着轻量化、整体化、复合化的方向发展，发动机性能的改进一半靠材料。据预测，新材料、新工艺和新结构对推重比12～15—级发动机的贡献率将达到50%以上，从未来发展来看，甚至可占约2/3。因此，先进的材料和制造技术保证了新材料构件及新型结构的实现，使发动机质量不断减轻，发动机的效率、使用寿命、稳定性和可靠性不断提高，可以说没有先进的材料和制造技术就没有更先进的航空发动机。正是由于不断提高的航空发动机性能对发动机材料与制造技术提出了更高的要求，各航空发达国家都投人了大量人力、物力和财力，对航空发动机用的材料与制造技术进行全面、深人的研究，取得了丰硕的成果，满足了先进发动机的技术要求。从国外航空发动机材料与制造技术的发展情况来看，加强材料与制造技术工程化研究是缩短发动机研制周期、减少应用风险、增加研制投人产出比最有效的途径之一。因此从20世纪70年代至今，航空发达国家安排了一系列的发动机材料和制造技术工程化研究计划，规划了整个材料和制造技术领域的发展方向，为各种先进军、民用发动机提供了坚实的技术基础。如美国综合高性能发动机技术（IHPTET)计划、下一代制造技术计划（NG-MTI)，美国空军复合材料经济可承受性计划（CAI)等(见表1)。通过这些国家层面的大型研究计划，大大推动了一批新材料和新工艺在发动机上的应用，使得材料耐温、强度水平不断提高，满足了部件的承温承载要求；高可靠性轻量化结构和精密、高效、低成本制造技术迅速发展和应用，满足了发动机新型整体结构的设计要求，使得发动机部件重量越来越轻;先进涂层技术和特种制造技术得到了广泛应用，大大缩短了发动机研制周期、使得新型航空发动机的性能不断提升。3、先进航空发动机对材料技术的需求先进航空发动机主要指第四代和新一代更高推重比/功重比的军用涡扇/涡轴发动机，以及新一代干线客机用大涵道比涡扇发动机，这类先进发动机除具有更高的性能指标外，还要全面满足可靠性、安全性、经济性、适航性、环保性等要求，对材料和工艺提出了新的发展需求，主要包括：(1)风扇和压气机钛合金/高温合金双性能（精锻+高速铣+线性摩擦焊）整体叶盘，整体叶环（碳纤维树脂固化环冠箍或SiC纤维增强钛基复合材料），宽弦或小展弦空心掠形叶片（钛合金超塑成形/扩散连接（SPF/DB)+线性摩擦焊），风扇/压气机轴和轴颈采用SiC纤维钛基复合材料，整流叶片及机匣采用阻燃钛或Ti2AlNb合金，风扇和压气机机匣采用增强纤维三维编织（0PC)技术，Alloy C阻燃钛合金压气机机匣，有机复合材料机匣等。(2)燃烧室耐温1450～1650°C的陶瓷基复合材料（CMCs)或MA956合金瓦片浮壁燃烧室，Lamilloy多孔层板火焰筒，抗氧化C/C复合材料或MA956合金Lamilloy多孔层板加力衬筒，精铸r-TiAl+HIP多通道扩压器，Ti2AlNb合金或其复合材料燃烧室机匣等。(3)涡轮 Rene88DT/N18涡轮盘，CMSX-4G/PWA1484+热障涂层(TBCs)涡轮叶片，涡轮动叶和导叶采用热障涂层，涡轮动叶采用单晶对开叶片或双层壁发汗冷却铸冷叶片，导叶采用陶瓷基复合材料（CMCs)或NiAl，MA956多孔层板高效冷却双叶片，双腹板盘、双结构盘或辐条式盘双性能粉末涡轮盘或含Nb的TiAl合金或SiC纤维增强金属基复合材料（MMC)，涡轮机匣采用超纯高温合金或Ti2AlNb合金或其复合材料，低压涡轮轴采用SiC长纤维钛基复合材料（比IN718轴减重30%、比钛轴刚性增加40%)等。(4)加力/喷管/机械系统蜂窝或多孔层板结构钛合金加力筒体，MA956合金多孔层板隔热屏，陶瓷基复合材料或C/C复合材料喷管调节片/密封片，Ti2AlNb合金（SPF/DB)调节片支撑结构，高强高韧不镑钢+表面强化齿轮和轴承，润滑系统为-50～220/250°C低挥发、高润滑油（氟硅油），指尖+刷封+蜂窝低、中、高温封严装置，密封件为-50～350°C氟醚橡胶或金属橡胶等。(5)其他特种涂层技术：热障涂层（TBCs)，抗氧化高温涂层，低、中、高温硬质、轻质封严涂层，低、中、高温硬质、轻质耐磨涂层，钛合金防应力腐蚀、抗冲刷涂层和隐身涂层等。各类表面强化和光饰技术：激光冲击强化，全方位离子注人，双辉表面改性，磨粒流和超声或振动光饰技术等。高能焊接技术：电子朿、离子朿、激光、辉光和摩擦焊等。4、几点思考和建议新中国建立以来，随着我国航空发动机研制过程的开展，对于配套的材料研制和制造技术也进行了大量的型号攻关工作，先后完成了铝合金、钛合金、高强度钢、镍基高温合金、树脂基复合材料、各种涂层材料、非金属材料等数百种材料仿制、研制，制定了一千余份材料和工艺标准，形成了航空发动机材料和制造技术生产能力。但由于种种原因，材料和制造技术仍是制约我国航空发动机发展的重要因素之一，应找准问题、统筹规划、协调发展、重点突破。对此，我有以下几点看法和建议：(1)进一步提高现役发动机关键材料的质量稳定性和工艺成熟度国产现役航空发动机都是多年前仿制国外或自行研制和改进改型的发动机，经过较长时间的使用，迫切需要进一步延长使用寿命，保证我国空军的战斗力。这些发动机采用的主要材料和制造技术，由于其研制时的认识和经费的限制，对材料和制造技术工程化的深人研究不够，在发动机服役过程中，材料和制造技术的技术质量问题时有发生，如材料质量不稳定引起性能波动、工艺成熟度不高造成零件合格率较低、设计用材料性能数据缺失等，给定寿、延寿及排故工作带来一些障碍，甚至严重影响了部队的作战训练。(2)进一步加强新研和在研材料的工程化应用研究和验证国外研究的经验和国内研制的实践表明：工程化应用研究是新材料与制造技术提高其成熟度的必由之路，不可缺少；不经过工程化应用研究，材料与制造技术存在的各种问题就难以得到充分暴露，从而为后面的型号研制带来很大的风险，甚至严重拖延型号的研制进度，大幅增加研制成本。特别是部分已有预研成果的项目，由于缺乏工程化应用研究验证，难以被发动机设计所选用，导致部分成熟发动机发展后劲不足、在研发动机研制缺乏有力的技术支持、新研发动机技术储备不够，部分型号无法按照节点完成研制任务。这些都需要通过新材料的工程化应用研究，尽快突破新材料、新结构的制造技术，稳定制造工艺流程和质量，提高技术成熟度。(3)梳理材料体系，优选品种，完善数据，建立完善我国自主研制的发动机材料谱系和试验数据库由于历史原因，我国航空发动机材料重复仿制现象较严重，造成材料牌号多、生产批量少、材料标准兼容性差、材料性能数据不全且分散度较大等问题，如：提供给设计使用的数据有缺项；工业生产条件下毛坯的性能数据不足，数据的可信度不高；与制造技术相关联的材料性能数据更显不足等。有必要下大决心，进一步梳理材料体系，优选品种，完善数据，建立完善我国自主研制发动机必不可少的材料谱系和试验数据库。(4)大力加强发动机用高性能复合材料的研究和验证复合材料构件具有材料/结构/制造一体化特征，是先进发动机突破轻量化和整体化的关键途径之一。其中纤维增强树脂基复合材料、纤维增强钛基复合材料、纤维增强陶瓷基复合材料分别是支撑未来先进发动机低温部件、中温部件和高温部件的三大关键新型材料。我国复合材料研究起步较晚，目前存在的主要问题有：缺乏复合材料构件一体化设计方法；对复合材料的损伤失效模式认识不清，尚未完全建立复合材料构件的设计准则；缺乏复合材料构件的验证考核方法等。(5)重视民用航空发动机材料的适航取证研究工作在民用航空发动机用材料方面，我国现有发动机产品系列不全，适航取证经验缺乏，大涵道比涡扇发动机和长寿命航改燃机刚刚起步，长寿命、高可靠性发动机材料和制造技术工程化应用研究还是空白，与型号的迫切需求还存在明显的差距。需要在民用航空发动机材料的适航取证方面进行补课，尽快开展相关研究工作。（作者：刘大响院士，中国航空发动机集团有限公司）

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