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「伟博游戏」中国航发叶片隔热技术打破国外封锁 已应用于涡扇15

发布时间:2020-01-09 14:26:26
[摘要] 近日,在介绍农业机械化科学研究院总工程师汪瑞军先进事迹中,首次披露我国航空发动机热障涂层技术获重大突破,并已得到广泛应用的消息。由于热障涂层技术可成倍提高发动机涡轮叶片寿命,因此在工业发达国家被列为高度保密技术, 对我国一直实行技术封锁,因此我国的热障涂层与国外先进技术水平相比尚有明显的差距。

「伟博游戏」中国航发叶片隔热技术打破国外封锁 已应用于涡扇15

伟博游戏,近日,在介绍农业机械化科学研究院总工程师汪瑞军先进事迹中,首次披露我国航空发动机热障涂层技术获重大突破,并已得到广泛应用的消息。该文称,“教授级高工汪瑞军总工,长期扎根科研一线,坚持产、学、研、用与多学科先进技术融合发展,在先进航空发动机“核心”材料与制备方面实现自主创新,取得重大技术成果并在重要工程项目成功运用。针对我国先进航空发动机高温涡轮叶片材料承温性能不能满足研制与装备需求重大问题,作为国防“973”项目技术首席专家和“APTD计划”、“运-20发动机延寿”等项目负责人,组建技术攻关团队,成功研制出高温稳定性能优异的纳米YSZ粉末材料和高承温热障涂层制备技术,获国家授权专利10余项,关键核心技术形成自主知识产权,打破国外技术“封锁”。

形成的批产能力通过中航冶金总师系统评审验收,目前采用该成果制备产品占全军用量85%;形成一只兼具工程科研与生产管理能力的复合人才团队,为技术产业持续进步打下坚实基础。因上述成果切实解决我国高端装备关键部件应用技术难题和发展需求,对在役、在研型号等重点工程研制与批产具有重大产业技术进步推动作用,相关成果获得2016年国家技术发明一等奖,2015年国防技术发明一等奖和2017年国防技术发明二等奖,已在我国涡扇-10、涡扇-15、涡扇-20等型号发动机和歼-15舰载机发动机中应用并产生重大军事与经济效益。”

随着我国航空发动机技术的不断发展,发动机的涡前温度越来越高,例如推重比为10的涡扇-15航空发动机涡轮前进口温度预计达到1950K至2000K(1677℃至1727℃)左右,而目前投产的第三代国产镍基高温合金单晶DD-32的使用温度为1150 ℃左右,已接近该材料熔点。采用最先进的气膜冷却技术虽然可使DD-32单晶涡轮叶片表面温度降低约500℃,但还是高出使用极限温度约300℃至350℃, 热障涂层技术则是目前弥补这一温差,大幅度提高涡扇15发动机涡前使用温度唯一切实可行的方法。在我国最重要的发动机预研计划:航空推进技术验证计划(APTD计划)中,把热障涂层技术列为与高温叶片结构材料、高效叶片冷却技术并重的三大关键技术。

由于热障涂层技术可成倍提高发动机涡轮叶片寿命,因此在工业发达国家被列为高度保密技术, 对我国一直实行技术封锁,因此我国的热障涂层与国外先进技术水平相比尚有明显的差距。而我国航天、船舶、能源、核工业等领域都对高性能的高温防护涂层有着迫切需求,我国诸多科研机构,大专院校也在开展着积极研究,并取得了诸多重大技术突破和成果,但鲜有航空发动机具体应用的报导。据公开消息称,农业机械化科学研究院下属的北京金轮坤天特种机械有限公司与北京航空航天大学合作,在长寿命热障涂层材料应用方面获得了重大突破,研制了低杂质含量纳米氧化锆陶瓷热障涂层材料、多元稀土氧化物掺杂改性氧化锆陶瓷热障涂层材料,双层结构陶瓷热障涂层材料等一系列先进材料,显著提高了涂层的高温抗烧结性能、高温相稳定性及涂层在热循环、环境沉积物耦合条件下的热循环寿命。并自行研制成功生产,测试,检验全套工业装备。

已在我国涡扇-10等发动机近三万片涡轮叶片表面涂层上获得了批产应用,为该公司创造近亿元的经济效益。2016年,正式建成北京通州研发及大规模生产基地,具备各种工艺开发及研制条件。公开资料称,采用第二代单晶DD6的涡扇-10发动机在采用其研制的纳米氧化锆陶瓷热障涂层后,热循环寿命为1700小时,热冲击寿命为7112 次,隔温效果达250℃;采用第三代单晶DD-32的涡扇-15发动机在采用其研制的某热障涂层后,热循环寿命为1575小时,热冲击寿命为6053次,隔温效果为355℃,初步满足了涡扇-15发动机最高涡前温度2000K的需要。

更重要的是,该公司和湖南大学一起合作,在国内首次解决了定量评价热障涂层性能与损伤的关键与科学问题,能对热障涂层进行高温实时无损检测,并能对涂层破坏进行提前预报,大大提高了发动机安全性,获得了贵阳精密铸造有限公司、北京航空材料研究院、株洲动力机械研究所、株洲南方工业有限公司、沈阳黎明航空发动机有限公司, 沈阳发动机设计研究所,国防科技大学航天系等大型发动机企业与科研机构高度评价。(作者署名:图说军事)

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