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1 数控加工技术
数控加工在航空发动机制造过程中工作量最大。针对航空发动机高效率、高质量、低成本的数控加工需求,重点发展难加工材料和复杂形状零件的高效精密数控加工、自适应加工、难加工金属材料数控加工参数优化及表面完整性研究、大型薄壁结构数控加工变形控制等工艺技术研究;提高数控加工的效率、质量和适用范围,逐步实现加工过程的数字化、智能化。
2 先进金属成形技术
先进金属成形技术主要应用于航空发动机具有标志性的钛合金空心风扇叶片以及高温合金机匣、金属管路等结构的成形。需重点开展超塑成形 / 扩散连接、喷丸成形、强力旋压、热成形、拉伸成形、管材成形等工艺技术的研究,不断提升成型的精度和成形件的性能,并实现更多复杂结构的制备。
3 涂层制备技术
功能性涂层是航空发动机中部分重要零件保持良好运行状态的重要表面防护措施之一。航空发动机采用了大量的防护涂层,解决耐磨、隔热、高温抗氧化、封严及钛合金阻燃等问题,以提高零件性能和寿命,涂层的设计和制造就成为了关键。功能性涂层包括热障涂层、可磨耗涂层、抗氧化涂层和耐蚀涂层等类型。目前需开展离子注入与离子渗复合技术、复合热源喷涂技术、高能束流微纳加工技术、物理 / 化学气相沉积技术、新型耐高温长寿命热障涂层及新结构热障涂层制备技术、新型元素掺杂及结构复合防护涂层技术、纳米复合涂层技术等工艺技术的研究和相关设备的开发。
4 焊接技术
航空发动机焊接结构件的应用越来越多,已成为其发展所必须的、关键工艺技术。目前需重点发展航空发动机轻量化、整体化结构制造工艺,包括整体叶盘、整体叶环、空心叶片、薄壁机匣、刷式封严等方面所需的电子束焊、激光焊、线性摩擦焊、TLP 扩散焊、钎焊等焊接工艺技术的研究和设备的开发,同时加强金属基和陶瓷基复合材料焊接、高性能金属及非金属等异种材料间的焊接、焊接结构使用寿命评定等关键工艺技术研究和所需工艺设备开发。
5 特种加工技术
特种加工技术用于先进航空发动机中主要包括高能束流加工,电加工,以及特种能源加工。其中高能束流加工和电加工应用最为广泛。如涡轮工作叶片等热端部件上气膜孔结构的加工质量影响着热端部件的工作温度、使用寿命,尤其是随着航空发动机性能的不断提升,需采用耐热涂层才能保证涡轮叶片正常工作时,气膜冷却孔加工的难度和重要性也随之提升。为解决涡轮工作叶片气膜冷却孔优质加工等难题,需开展短脉冲激光制孔、高效优质自动化电液束加工、高品质电火花制孔等工艺技术的研究,并进行相应的工艺设备开发。对于广泛应用于难切削复杂结构成形的电加工技术,开展精密振动电解加工、照相电解加工、精密电火花加工、电液束加工和复合电加工等工艺技术和装备的研究。
6 复合材料结构制造技术
航空发动机大量采用了复合材料构件,包括树脂基、金属基和超高温复合材料3 类。金属基复合材料工作温度在700℃以下,应用于压气机叶片、整体叶环等结构,减重效果明显(压气机叶环结构可减重 70%),需重点开展碳化硅纤维增强体制备、钛基或钛铝基与 SiC 增强体的复合、金属基复材构件热等静压等制造技术研究和相应的工艺设备研发。超高温复合材料目前包括增韧陶瓷基复合材料和抗氧化碳碳复合材料两种。增韧陶瓷基复合材料应用于推比 15 一级航空发动机燃烧室、火焰稳定器、导向叶片、矢量喷管调节片等热端静止件,使用该材料时减重效果明显、耐高温性好(1650℃)、无需冷却,需开展 SiC 纤维预制件设计与制造、SiC 基体致密(化学气相渗透法 CVI)、SiC 纤维与基体界面防护、复合材料表面防氧化涂层制备等关键技术研究。抗氧化碳 / 碳复合材料应用于大推比航空发动机燃烧室喷嘴、涡轮外环、加力燃烧室喷管等热端部件,可承受1800℃ ~2000℃高温。需开展碳纤维预制件设计与制造、C/C 复材表面防氧化涂层制备等技术研究和装备研制等。
7 增材制造技术
增材制造技术在航空发动机未来潜在用途非常广泛,冷热端部件均可应用。针对由钛合金、高温合金、超高强度钢等航空发动机用高性能材料制成的复杂结构,需开展增材制造粉末和丝材的制备、构件性能和精度控制、增材制造效率提升、电弧增材制造等技术研究,重点在控形控性、轨迹优化、过程监测和智能化工艺装备的研发。
8 数字化制造技术
现代航空发动机制造必须建立在数字化制造技术基础上。数字化制造技术需重点开展制造与设计协同、制造数据集成管理、制造过程重组与流程管理、数字化工艺与工装设计、车间数字化制造执行控制、生产组织与供应链管理、发动机
总装与维修管理技术和制造系统集成等技术研究。推动智能制造技术的发展,形成针对特点工序组合或发动机产品的具有快速响应和精确制造能力的智能制造生产线,实现对制造过程的高层次管理和精细化控制,自主研发发动机结构智能化设计支持工具.
9 发动机装配和调试技术
航空发动机的装配和调试技术是保证发动机各装配件和整机使用性能的关键性技术。需重点开展零组件的动态测试与优化、装配精度控制及状态监测与装备、装配系统规划与集成等涉及到面向装配的产品设计、装备研制、工艺、检测与试验、管理等贯穿了发动机的整个设计 / 制造过程的、工艺技术研究,并进行相应的设备、软件等开发。
10 航空发动机修复技术
修复技术是航空发动机中重要的工艺技术,决定着发动机关键零部件的使用寿命。根据航空动机的迫切需求,需重点开展针对不同结构的基于增材制造和基于焊接的修复技术研究,并开展焊后形貌修整和性能测试与评估方面的研究。