飛機發(fā)動機是飛機的“心臟”惋肾，是一架飛機最核心的部件柴伪，一般來說蹲居，航空發(fā)動機的制造成本占整機制造成本的30%左右，重要性不言而喻睦授。圍繞著發(fā)動機的研發(fā)和創(chuàng)新一直是各大主流發(fā)動機廠商激烈競爭的話題两芳。

從結(jié)構(gòu)來看，從前往后依次為進(jìn)氣道－風(fēng)扇－壓氣機－燃燒室－渦輪－尾噴口等去枷；而最核心的三大部件為高壓壓氣機怖辆、主燃燒室、高壓渦輪删顶。作為其中的關(guān)鍵性構(gòu)件——風(fēng)扇葉片竖螃，始終是最難加工的一個步驟。

航空發(fā)動機不斷追求高推重比逗余，使得變形高溫合金和鑄造高溫合金難以滿足其越來越高的溫度及性能要求特咆，因而國外自70年代以來紛紛開始研制新型高溫合金，先后研制了定向凝固高溫合金录粱、單晶高溫合金等具有優(yōu)異高溫性能的新材料腻格；單晶高溫合金已經(jīng)發(fā)展到了第3代，如鉻基高溫合金葉片关摇。80年代荒叶，又開始研制了陶瓷葉片材料，在葉片上開始采用防腐何屏、隔熱涂層等技術(shù)钻字。

發(fā)動機中葉片主要分為四個部分：

• 扇葉（fan blades）

• 壓氣機葉片（compressor blades）

• 高壓渦輪葉片（high pressure turbine blades）

• 低壓渦輪葉片（lowpressure turbine blades）

你知道葉片在發(fā)動機中起多大作用嗎？

發(fā)動機中完成對氣體的壓縮和膨脹甫危，并且以最高的效率產(chǎn)生強大的動力來推動飛機前進(jìn)的工作的就是這眾多的葉片哈痘。

葉片是一種特殊的零件，它數(shù)量多售荆，形狀復(fù)雜鼎派，要求高，加工難度大俭柒，而且是故障多發(fā)的零件一直以來各發(fā)動機廠的生產(chǎn)的關(guān)鍵径候，因此對其投入的人力、物力帅维、財力都是比較大的速袁，而且國內(nèi)外發(fā)動機廠家正以最大的努力來提高葉片的性能协固，生產(chǎn)能力及質(zhì)量，以滿足需要绳匀。

噴氣式飛機發(fā)動機的渦輪葉片

發(fā)動機的特殊結(jié)構(gòu)組成及工作原理對葉片的性能提出了很高的要求芋忿，同時發(fā)動機內(nèi)溫度、氣流和壓力影響著葉片使用情況疾棵。

由于發(fā)動機葉片的曲面構(gòu)型極其復(fù)雜戈钢，而又要傳遞相當(dāng)大的扭矩和極高的燃燒溫度，因此是尔，葉片的材料一般選擇的是耐高溫殉了，強度高的材料做成。最初的材料一般是多晶的鎳基高溫合金嗜历，后來制成了定向晶界的多晶葉片宣渗，結(jié)晶方向與受力方向一致，性能提高很多梨州，最后發(fā)展到普遍采用鈦合金材料加工痕囱。由于鈦合金的強度和硬度都非常的高，引起了大家的廣泛青睞暴匠，然而鈦合金的加工工藝和方法都非常的困難鞍恢，所以導(dǎo)致人們不得不尋找更為先進(jìn)的加工方法∶拷眩基于此溶隅，目前人們采用了整體葉片加工技術(shù)。

精彩視頻：飛機葉片的制造過程

制造整體葉盤有以下技術(shù)途徑：

● 電子束焊接法

先將單個葉片用電子束焊接成葉片環(huán)菊蹬，后用電子束焊接技術(shù)將鍛造和電解加工成形的輪盤腹板與葉片環(huán)焊接成整體葉盤結(jié)構(gòu)龄冀。這種整體葉盤結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的榫頭連接的葉盤轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)重量減輕30%，并可根除榫槽斷裂危險掏谎。

● 鍛接法（用鍛壓植入葉片+擴(kuò)散連接）

用局部加熱法將單晶精鑄葉片直接連接到鍛造渦輪盤的輪緣上圆如。渦輪盤輪緣局部加熱至變形溫度后，用待連接的單晶葉片在局部加熱的輪緣連接部位施壓锄菊，使局部加熱區(qū)域產(chǎn)生變形游颅，即將葉片植入輪緣內(nèi)的同時進(jìn)行擴(kuò)散連接過程，將葉片牢固地連接在渦輪盤的輪緣內(nèi)占犹。

鍛接法的關(guān)鍵是正確有效地控制局部加熱變形參數(shù)（溫度诞昧、壓力、變形量）理币，這對葉片與輪盤之間消除松動步嘹、產(chǎn)生完全致密的高強度結(jié)合面是非常重要的。用此法制造的整體葉盤結(jié)構(gòu)必須確保鍛接過程中聋亡，葉片始終準(zhǔn)確定位肘习，并始終保持定位的位置掖蛤。

● 五坐標(biāo)計算機數(shù)控加工或電解加工技術(shù)

整體葉盤結(jié)構(gòu)的制造還可采用經(jīng)模鍛的高溫合金或鈦合金實體整體葉盤毛坯經(jīng)五坐標(biāo)數(shù)控加工技術(shù)或數(shù)控電解加工技術(shù)成形。此種方法要切掉大量金屬材料井厌，價格昂貴,加工時間和制造周期長。

● 線性摩擦焊接（LFW）法

用線性摩擦焊將葉片焊接在輪盤上致讥，可節(jié)省大量葉片的連接件和結(jié)構(gòu)重量仅仆。它是先將葉片夾緊在輪緣的葉根上,并使輪盤周向以高速振動,在葉片和輪盤葉根界面產(chǎn)生一個窄的摩擦加熱區(qū)，當(dāng)加熱區(qū)的溫度達(dá)到要求的溫度時即停止振動,葉片與輪盤固定直至固結(jié)在一起垢袱。此法要比用實體毛坯加工法更經(jīng)濟(jì)墓拜。

目前羅-羅公司和MTU公司已用 LFW技術(shù)成功地制造了寬弦風(fēng)扇整體葉盤，并將為JSF的發(fā)動機提供LFW整體葉盤请契。用LFW技術(shù)可從發(fā)動機上更換掉被鳥撞損壞的葉片咳榜，也可用LFW技術(shù)將葉片與用不同材料制造的輪盤焊接在一起，以獲得最佳的減重效果爽锥。

碳纖維復(fù)合材料風(fēng)機葉片—GE9X發(fā)動機

●增材制造法(3D打印技術(shù))

3D打印技術(shù)作為興起的先進(jìn)加工技術(shù)涌韩，不同于以往的其他減材的加工技術(shù)，3D打印采用的是增材制造的理念匙杏。由于3D打印技術(shù)將復(fù)雜的三維制造過程轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加過程模朋，因而可在不使用模具和工具的條件下生成幾乎任意形狀的復(fù)雜零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性充陷。

美國GE公司就著手在這一方面進(jìn)行研究谆府，利用3D打印技術(shù)制造出發(fā)動機的葉片是一種很理想的選擇，3D打印是上述結(jié)構(gòu)非常理想的一種指導(dǎo)方法徊儿，它可以克服結(jié)構(gòu)件占有空間大灯趁、形狀曲面復(fù)雜，采取切割加工時往往95%～97%的材料都會被切割掉泼剩，而且在切割加工中變形非常大稼炉，且加工所用機床的制造難度非常大。

然而3D打印技術(shù)卻可以很方便地加工高熔點洼眶、高硬度的高溫合金茴典、鈦合金等難加工材料。3D打印加工過程的材料利用率很高白庙，可以節(jié)省制造航空航天裝備零部件所需的昂貴原材料消院，顯著降低制造成本。所以從這個角度上來說搬设，3D打印在航空航天領(lǐng)域是一項顛覆性技術(shù)穴店。

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