試論航空發(fā)動機的發(fā)展前景

劉鵬

摘 要：本文主要就航空發(fā)動機的標準技術(shù)和非傳統(tǒng)新型發(fā)動機進行分析，然后對渦輪發(fā)動機技術(shù)以及民用航空發(fā)動機進行詳細分析。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機；發(fā)展前景；新型發(fā)動機

1 通用航空發(fā)動機技術(shù)與非傳統(tǒng)新型發(fā)動機

1.1 通用航空發(fā)動機技術(shù)

為了滿足21世紀各種航空器發(fā)展的要求，航空發(fā)達國家從20世紀80年代末開始實施新的渦輪發(fā)動機技術(shù)發(fā)展計劃，鑒于計劃的成功實施和發(fā)動機對航空發(fā)展產(chǎn)生的重要作用，有的國家已經(jīng)擬訂了進一步的發(fā)動機技術(shù)發(fā)展計劃。新計劃的主要目標就是從2006年到2017年使以發(fā)動機能力（推重比/耗油率）與全壽命期成本之比來度量的經(jīng)濟承受性提高到10倍。航空發(fā)動機主要經(jīng)歷了兩個重要的歷史發(fā)展階段，首先在20世紀50年代前，大部分飛機均裝用活塞發(fā)動機，然而在第二次世界大戰(zhàn)之后渦輪燃氣發(fā)動機的迅速發(fā)展，根據(jù)使用需求及經(jīng)濟性的需要，在最早的渦噴發(fā)動機的基礎(chǔ)上發(fā)展出了諸多新的類型，如渦軸發(fā)動機、渦槳發(fā)動機、渦扇發(fā)動機、槳扇發(fā)動機、升力發(fā)動機等，但不論發(fā)動機如何變化，其核心還是壓氣機、燃燒室和渦輪，也就是燃氣輪機。

航空發(fā)動機中通用核心機技術(shù)是多用途免維修發(fā)動機核心機發(fā)展技術(shù)，通用核心機為諸多渦輪發(fā)動機提供了一系列類似的核心機，從而達到了高通用性的目標，在成本上也得到了相應(yīng)的降低。這一技術(shù)的主要優(yōu)勢就是軍民相關(guān)發(fā)展硬件能夠得到通用，這就在成本上得到了有效的降低，在技術(shù)向產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化方面也得到了速度上的加快。而在智能發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)層面就比較多樣，壓氣機以及燃燒室等主動控制技術(shù)能夠有效提升性能，還有帶有專門診斷傳感器的精確實時性能以及壽命模型，從而實現(xiàn)故障自動診斷以及維修預(yù)報。除此之外，還有磁性軸承以及主動控制系統(tǒng)等技術(shù)。

1.2 非傳統(tǒng)新型發(fā)動機

以非傳統(tǒng)型的微機電技術(shù)為基礎(chǔ)的超微型無人機用渦輪發(fā)動機，以及超燃沖壓發(fā)動機等發(fā)動機也比較突出。超微型渦輪發(fā)動機能進行組合，從而產(chǎn)生大功率的推力。而在脈沖爆震發(fā)動機類型方面，主要是通過脈沖式爆震波產(chǎn)生推力的發(fā)動機，主要由推力壁以及燃料供給、控制系統(tǒng)等組成，在結(jié)構(gòu)上相對比較簡單化，推重比也相對較高，并且在油資源上能得到有效節(jié)約。

還有超燃沖壓發(fā)動機，這一非傳統(tǒng)型的新發(fā)動機主要是燃燒室內(nèi)的氣流速度為超聲速的沖壓發(fā)動機。這一發(fā)動機就比較適用于高超聲速航空器以及跨大氣層飛行器的推進裝置。除此之外，還有多電發(fā)動機，其主要是以支撐發(fā)動機轉(zhuǎn)子非接觸式磁性軸承以及發(fā)動機軸上安裝的內(nèi)置式整體起動發(fā)電機作為核心，然后配上了分布式的電子控制系統(tǒng)為飛機系統(tǒng)提供電力驅(qū)動。為能解決石油資源量問題以及環(huán)境污染的問題，使特種航空器需求得到滿足，多年來都在為航空動力裝置探索著新的動力能源，其中燃料電池、太陽能電池等都是比較重要的新能源。

2 渦輪發(fā)動機技術(shù)與民用航空發(fā)動機

2.1 渦輪發(fā)動機技術(shù)

在所有的發(fā)動機發(fā)展中，從性能上來看有從低到高的一個發(fā)展過程，在原理上如果沒有出現(xiàn)大的變化，就不會有本質(zhì)性的改變。例如渦輪發(fā)動機這一技術(shù)，壓氣機自身的效率在四十年前是在81%～82%，當(dāng)前最好的壓氣機效率是在86%～87%，從效率的提升上來看，經(jīng)過了幾十年的時間效率提升了5%左右，所以對新型航空發(fā)動機的出路問題進行考慮有其必要性。脈沖爆震發(fā)動機和旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機在當(dāng)前有了諸多機種，這些改變也是為能夠?qū)ふ业教嵘娇瞻l(fā)動機性能的技術(shù)嘗試，在當(dāng)前還處于初期的摸索階段，其中脈沖爆震發(fā)動機的噪聲相對比較大，工作的頻率也都沒有跟上去。而旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機運用于航空發(fā)動機就會有很大的難度，先要對發(fā)動機的直徑問題進行解決。對于當(dāng)前的航空發(fā)動機技術(shù)已經(jīng)是高級形式了，將會是現(xiàn)有航空渦輪發(fā)動機的后續(xù)機種。

2.2 民用航空發(fā)動機

民用飛機在當(dāng)前是最安全的運輸工具，失事率每75萬個起降為一次。由于當(dāng)前的空運發(fā)展速度比較快，所以在運量上也會得到進一步提升，在發(fā)動機的要求上也會有相應(yīng)的提升，主要是對排放污染的降低以及噪聲的降低要求，航空發(fā)動機在這一發(fā)展過程中具有比較突出的作用。我國航空發(fā)動機的發(fā)展一直都牽動著國人的心，由于在航空發(fā)動機技術(shù)上和發(fā)達國家相比存在著很大的差距，我國在自行研制的軍用以及民用飛機發(fā)動機的能力上比較薄弱，這也是對民用航空發(fā)展的一個最大阻礙。

我國航空發(fā)動機的發(fā)展在當(dāng)前已經(jīng)進入快車道，一系列新的發(fā)動機項目也開始進入比較關(guān)鍵的攻關(guān)階段。航空發(fā)動機是一種高度復(fù)雜和精密的為航空器飛行提供所需動力的熱力機械，是飛機的心臟，對飛機的整體性能和實用性產(chǎn)生直接的影響，也是一國綜合實力和國防實力的重要體現(xiàn)，因此，發(fā)展航空發(fā)動機業(yè)成為各個國家發(fā)展壯大的重要戰(zhàn)略性國策。中國航空發(fā)動機的提升潛力是巨大的，具有相當(dāng)廣闊的發(fā)展空間。預(yù)計，中國未來10年航空發(fā)動機業(yè)的整體規(guī)模將達到1.5萬億元，該行業(yè)有望取得新的突破。

3 結(jié)語

總而言之，我國航空發(fā)動機的發(fā)展前景是比較廣闊的，在技術(shù)不斷進步發(fā)展下，通過核心技術(shù)的突破，不僅要提高發(fā)動機的性能，還要提高發(fā)動機的可靠性、安全性、維修性、保障性等，這將作為我國航空發(fā)動機發(fā)展的重要指標。此外，通過對航空發(fā)動機的通用技術(shù)以及其他新型航空發(fā)動機技術(shù)發(fā)展狀況的分析，希望有助于我國通用航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域取得更大的升級進步，在新技術(shù)領(lǐng)域能有更多的創(chuàng)新發(fā)展。

參考文獻

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