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国外高性能航空发动机制造技术发展趋势
北京航空制造工程研究所 刘 湘 刘家富 吴希孟

美国国防部 1988 年在“综合高性能涡轮发动机技术（IHPTET）”计划中提出了高推重比、
高性能发动机结构质量减轻 50%，推重比提高 100%的发展目标。高性能发动机在新材料结
构、新结构方面具有显著的特点，并且突破了传统的设计观念，由设计—材料—制造 3 位一
体实现高性能发动机的性能要求，材料和制造技术的贡献率为 50%～70%。预计在 2015～
2020 年将有可能研制出推重比为 15～20 的涡扇发动机，它与目前使用的推重比 8 发动机（如
F100）相比具有如下特点：
（1）风扇由 3 级减为 1 级，叶片为带弯掠的空心结构，可减重 30%；
（2）压气机由 9 级减为 3 级，转子为整体叶环结构，由钛基复合材料制成，与传统结
构相比，可减轻质量 70%；
（3）燃烧室火焰筒材料由耐热合金改为陶瓷基复合材料；
（4）高低压涡轮均为单级的对转结构，在仍采用金属材料的条件下，整体叶盘结构可
减重 30%；最终拟采用陶瓷基复合材料或抗氧化的碳/碳（C/C）复合材料，涡轮前温度高达
2200K 以上；
（5）由于涡轮进口温度很高，即使按下限 2200K 计算，发动机单位推力也比 F100 高
70%～80%，因而新发动机也可能不采用加力燃烧室；
（6）尾喷管将采用固定结构的射流控制全方位矢量喷管。
综上所述，高性能航空发动机制造技术呈现以下发展趋势：
（1）轻量化、整体化、新型冷却结构制造技术向低成本、高效率方向发展；
（2）新材料构件制造技术出现较大突破；
（3）新工艺技术成为现代航空发动机发展的重大关键制造技术，并得到广泛应用；
（4）在传统制造技术基础上发展起来的先进制造技术已成为支撑现代制造业的骨架和
核心，以信息化带动传统制造业，企业信息化工程得到长足发展。

1 轻量化、整体化、新型冷却结构制造技术向低成本、高效率方向发展
整体叶盘制造技术
在第四代战斗机的动力装置推重比 10 发动机 F119 和 EJ200 上，风扇、压气机和涡轮采
用整体叶盘结构，可减重 30%，其制造方法目前了解到大约有 8 种：电子束焊接法；扩散
连接法；线性摩擦焊接法；五坐标数控铣削加工或电解加工法；锻接法制造整体涡轮盘后将
单晶精铸叶片直接连接到锻造涡轮盘的轮缘上；钛合金整体叶盘采