航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性關(guān)鍵技術(shù)解析
——訪國家“千人計(jì)劃”專家、長江學(xué)者、清華大學(xué)航天航空學(xué)院教授袁荒

本刊記者 李 丹

：結(jié)構(gòu)可靠性一直是困擾我國航空發(fā)動機(jī)研發(fā)和使用的瓶頸，且其制造和結(jié)構(gòu)可靠性關(guān)聯(lián)研究很少開展。請簡要介紹一下常用的提升航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)的手段。

袁荒：我國航空發(fā)動機(jī)與世界先進(jìn)水平的差距最突出表現(xiàn)就在我們的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性較低，使用壽命較短。航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零件的高溫抗疲勞設(shè)計(jì)是發(fā)動機(jī)耐久性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，在極端復(fù)雜載荷狀態(tài)和極端苛刻的使用條件下，壓氣機(jī)盤、渦輪盤和鼓筒等轉(zhuǎn)子件的局部應(yīng)力往往超過材料屈服強(qiáng)度，一旦破裂會造成非包容性的毀壞，導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，其疲勞壽命制定和可靠性評價(jià)是航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的瓶頸。

提高航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性的方法包括：（1）表面強(qiáng)化技術(shù)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(fù)合材料等先進(jìn)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(jī)械疲勞先進(jìn)水平的疲勞設(shè)計(jì)理論、方法和工具，實(shí)現(xiàn)對高溫零部件疲勞壽命的準(zhǔn)確預(yù)測。近年來由于大量數(shù)字化分析方法的采用，國外先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)已開始系統(tǒng)考慮航空制造工藝對發(fā)動機(jī)服役壽命的影響，量化制造工藝和零件服役壽命的關(guān)系已成為進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)可靠性和優(yōu)化發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。一臺先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)不但要有良好的氣動性能，更需要優(yōu)良的服役性能和可靠性，而后者在我國航空發(fā)動機(jī)中更為突出。……