航空發動機結構可靠性關鍵技術解析
——訪國家“千人計劃”專家、長江學者、清華大學航天航空學院教授袁荒

本刊記者 李 丹

：結構可靠性一直是困擾我國航空發動機研發和使用的瓶頸，且其制造和結構可靠性關聯研究很少開展。請簡要介紹一下常用的提升航空發動機結構可靠性設計的手段。

袁荒：我國航空發動機與世界先進水平的差距最突出表現就在我們的產品結構可靠性較低，使用壽命較短。航空發動機關鍵零件的高溫抗疲勞設計是發動機耐久性設計的關鍵，在極端復雜載荷狀態和極端苛刻的使用條件下，壓氣機盤、渦輪盤和鼓筒等轉子件的局部應力往往超過材料屈服強度，一旦破裂會造成非包容性的毀壞，導致災難性的后果，其疲勞壽命制定和可靠性評價是航空發動機結構設計的瓶頸。

提高航空發動機結構可靠性的方法包括：（1）表面強化技術提高零件抗疲勞性能；（2）在單晶高溫合金零件表面噴涂熱障涂層，提高渦輪冷卻葉片的耐高溫性能；（3）使用陶瓷基復合材料等先進耐高溫材料，提高熱端部件在極端惡劣工作條件下的抗疲勞性能；（4）建立多軸熱機械疲勞先進水平的疲勞設計理論、方法和工具，實現對高溫零部件疲勞壽命的準確預測。近年來由于大量數字化分析方法的采用，國外先進航空發動機已開始系統考慮航空制造工藝對發動機服役壽命的影響，量化制造工藝和零件服役壽命的關系已成為進一步提高發動機可靠性和優化發動機設計的關鍵。一臺先進的航空發動機不但要有良好的氣動性能，更需要優良的服役性能和可靠性，而后者在我國航空發動機中更為突出。……