復合材料風扇葉片

    航空發動為何對中國而言這么難？航空發動機是一種高度復雜和精密的人力機械，需要百年的工業基礎積累，而我們不僅起步晚還遭受國外壟斷和技術封鎖，只能自己琢磨。目前，尤其是大涵道比渦扇發動機幾乎都是由普惠、通用等歐美巨頭高度壟斷，現在我們還是得清楚地意識到我們還處于“填空補缺”的階段。我們的很多裝備都是在等發動機，這一直是我們的一個“心病”。近日，一家民企傳來好消息，解決了發動機關鍵技術。

    在2019年度江蘇省科學技術將綜合評審中，揚州某企業“航空航天用高性能復合材料及結構件的關鍵技術研發與產業化”研發項目獲得省科技進步一等獎。這一技術已經開始應用于我國獨立開發的第一款大涵道比渦扇發動機CJ-1000的冷端風扇葉片研發上，未來將應用于國產大飛機上。

復合材料風扇葉片

    據介紹，該產品是復合材料風扇葉片，主體結構是全碳纖維增強高韌性環氧樹脂基復合材料結構，比之前的風扇葉片質量更輕、強度更高以及抗振動、疲勞性能都有提升。目前采用復合材料大涵道比風扇葉片的渦扇發動機只有美國GE研發的GEnx發動機。

    事實上，風扇葉片是渦扇發動機發動機的關鍵，幫助航空發動機外涵道完成對氣體的壓縮、膨脹，高速旋轉的葉片將高溫高壓的氣流吸入燃燒室，以保障發動機的正常工作。不過由于渦扇發動機轉速極快，所以對風扇葉片的強度有著極為嚴苛的要求。上世紀90年代以前，一直都是使用的鈦合金作為風扇葉片的材料，但是鈦合金制成的葉片根部容易出現裂紋，影響發動機正常工作。

GE90發動機

    當時英國羅羅公司曾經嘗試過更輕、更高強度的碳纖維復合材料應用在風扇葉片上，但是結局很慘，在投入巨資后風扇爆發嚴重的開裂問題，最后導致破產“涼涼”。之后英國羅羅也有心理陰影了，一直避開復合材料全部使用空心鈦合金。

    當初和羅羅一樣碰壁的還有同步投入研發美國的GE公司，最終經歷了30年的時間，終于在GE90發動機上完成攻關。采用了超大型復合材料風扇葉片，讓GE90比同行更省油、更穩定、氣動效率更強。不過碳纖維材料也有弱點，就是經常難以通過鳥撞擊試驗而開裂，但傳統鈦合金材料不存在這種弱點。據介紹，這次這家民企研發團隊還在葉片前緣還包裹了鈦合金包邊，保障沙石沖刷和飛鳥撞擊后的安全性。

​C919

    值得一提的是，復合材料的風扇葉片還是優勢大于劣勢。它具有重量輕、成本低、抗震性能特別是抗顫振性能好，并具有很好的損傷容限能力，未來將幫助我們的大飛機C919更具備競爭力。不僅是大飛機，據悉這家公司的獲獎項目的產品，已經應用于“翼龍Ⅱ”無人機、快舟運載火箭等我國高端航空航天裝備上。對于我們而言，航發的問題著急也沒用，還是需要一步步踏實走，相信未來這樣的突破將越來越多。（晶晶）