飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)未來發(fā)展趨勢(shì)暢想

摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，為飛機(jī)飛行提供動(dòng)力需要。航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展離不開發(fā)動(dòng)機(jī)的作用發(fā)揮，因此在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下，未來飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)也將擁有廣闊的發(fā)展前景，文章主要從經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性兩個(gè)方面對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了暢想。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)；未來發(fā)展

發(fā)動(dòng)機(jī)為飛機(jī)飛行提供了動(dòng)力，是飛機(jī)的”心臟”。發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛機(jī)的性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性有著直接的影響作用，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)也是衡量一個(gè)國家國防實(shí)力、科技發(fā)展的重要標(biāo)志。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)已有百年發(fā)展歷史。從上世紀(jì)初期發(fā)展到今天，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)到噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)變。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)也有多種類型，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)等。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的同時(shí)，還出現(xiàn)了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種復(fù)雜度、精密度較高的熱力機(jī)械，工作環(huán)境也較為特殊，需要長時(shí)間在高溫高壓高轉(zhuǎn)速環(huán)境下運(yùn)行，因此飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制作難度較大，研發(fā)時(shí)間較長。甚至發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)時(shí)間長于整個(gè)飛機(jī)研發(fā)時(shí)間。當(dāng)前世界范圍內(nèi)只有美國、英國、俄羅斯等幾個(gè)國家具備獨(dú)立研制飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的能力。發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)飛行的基礎(chǔ)。隨著航空運(yùn)輸業(yè)的不斷發(fā)展，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)也將繼續(xù)發(fā)揮出其不可取代的作用。

航空事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)大飛機(jī)的需求也日益增強(qiáng)，大飛機(jī)將是未來飛機(jī)的主要發(fā)展方向。而這一趨勢(shì)下，發(fā)動(dòng)機(jī)也將隨之發(fā)展，滿足大飛機(jī)發(fā)展的需求。發(fā)動(dòng)機(jī)未來發(fā)展時(shí)，主要朝著經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性方向發(fā)展。

一、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)性

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本以及維護(hù)成本直接影響到飛機(jī)性價(jià)問題。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)成本可以從如下幾方面進(jìn)行成本控制。

（1）材料工藝的選擇。由于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊應(yīng)用場(chǎng)所因此要求發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具有高溫性、高強(qiáng)度性。早期的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)使用鈦鋁材料制備，隨著真空冶煉技術(shù)的不斷改進(jìn)合金中的有害雜質(zhì)逐漸分離，使得飛機(jī)材料性能提高。在以后的發(fā)展中可以使用Ti金屬制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，此外由于Ti金屬的制備需要消耗大量的電能才能制備，未來可以開發(fā)新的催化劑加快鈦反應(yīng)效率，這樣可以降低飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制備。

（2）能耗問題。隨著能源日益枯竭，能耗問題直接影響到飛機(jī)運(yùn)行問題。對(duì)于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能降耗可以從飛機(jī)體重和燃料使用率進(jìn)行研究。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量下降能夠使飛機(jī)飛行更遠(yuǎn)的距離，而飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的降低則取決于新型材料的研究，未來飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)將朝向質(zhì)量輕的方向進(jìn)行。對(duì)于飛機(jī)燃油率的提高問題可以通過控制技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，比如可以使用壓縮進(jìn)氣等提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃料利用率。

二、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的環(huán)保性

近些年來環(huán)境問題日益嚴(yán)重，人們開始意識(shí)到環(huán)保的重要性，各行業(yè)發(fā)展時(shí)都開始引入環(huán)保理念。環(huán)保是當(dāng)今及未來企業(yè)發(fā)展必須堅(jiān)持的理念，航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展也不例外。航空運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展對(duì)氣候產(chǎn)生較大影響，也會(huì)帶來噪音，因此航空運(yùn)輸業(yè)未來發(fā)展時(shí)應(yīng)堅(jiān)持環(huán)保性要求，減少對(duì)環(huán)境的污染和危害。作為飛機(jī)的”心臟”，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展時(shí)也勢(shì)必會(huì)和航空運(yùn)輸業(yè)保持一致，堅(jiān)持環(huán)保性要求。因此發(fā)動(dòng)機(jī)未來發(fā)展的一個(gè)主流趨勢(shì)便是環(huán)保性。當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展時(shí)已經(jīng)取得一定環(huán)保效果。如本世紀(jì)初期，一些民用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)在降噪、減排等方面已經(jīng)取得良好成績，如通用電氣公司生產(chǎn)的GE90發(fā)動(dòng)機(jī)、普惠公司生產(chǎn)的PW4084發(fā)動(dòng)機(jī)等，都順應(yīng)了當(dāng)今時(shí)代環(huán)保需求。為了促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展符合環(huán)保性要求，美國、歐盟國家等已經(jīng)開展了相關(guān)技術(shù)的研究，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生的噪音污染、排量大、危害機(jī)組人員身體健康等問題，同時(shí)也給這種環(huán)保性的發(fā)動(dòng)機(jī)起了新的名字——綠色發(fā)動(dòng)機(jī)。綠色發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)保主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）排放小。上世紀(jì)90年代末期美國發(fā)起的超高效發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃（簡稱UEET）中，實(shí)現(xiàn)了氮化物、二氧化碳排放的有效減少，相比GE90發(fā)動(dòng)機(jī)，氮化物排放量減少了20%。通用電氣公司等發(fā)動(dòng)機(jī)研制企業(yè)合作開始了TECH56項(xiàng)目研究，該項(xiàng)目降低了氮化物的排放量，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于ICAN要求的氮化物排放指標(biāo)。目前通用電氣公司正在進(jìn)行LEAP56TM項(xiàng)目的研究，旨在通過LEAP56TM項(xiàng)目的研究為未來飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。該項(xiàng)目研究時(shí)，也將氮化物、二氧化碳排放量的降低當(dāng)作其中一個(gè)研究目標(biāo)，希望實(shí)現(xiàn)氮化物低于標(biāo)準(zhǔn)60%的排放目標(biāo)。

（2）減少噪音。飛機(jī)飛行時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的噪音。噪音將會(huì)影響到機(jī)組人員的身體健康，因此綠色發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展時(shí)減少噪音也是其發(fā)展目標(biāo)。美國公司曾對(duì)低噪音風(fēng)扇技術(shù)進(jìn)行了研發(fā)，有效降低了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作時(shí)的噪音。通用電氣公司在其；ESP56研究項(xiàng)目中研發(fā)了符合材料風(fēng)扇葉片等技術(shù)，并應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)中，有效降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音。

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，將會(huì)促進(jìn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)朝著更加經(jīng)濟(jì)、更加環(huán)保的方向發(fā)展。通過各種新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，更好的為發(fā)揮出飛機(jī)“心臟”作用，促進(jìn)航空業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁春華，凌瑤.未來大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)[J].航空制造技術(shù)，2011（3）：26-29.

[2]焦華賓，莫松.航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)狀及未來發(fā)展綜述[J].航空制造技術(shù)，2015， 481（12）：62-65.