绿色民用航空发动机关键技术研究

龙源期刊网绿色民用航空发动机关键技术研究作者：王昊来源：《中国科技博览》2019年第10期[摘要]随着节能减排倡议的提出，引发了民众的高度支持与拥护。绿色节能发展模式能被各行各业所认可与推广。绿色发展也被我国民用航空公司所推崇。航空发动机被誉为飞机的“心脏”，发电机的设计、材料与制造技术的进步以及涡轮的叶尖主动间隙控制技术，都对航空工业的发展起着关键性的作用。近年来，航空工业发达的国家都在研制高性能航空发动机方面投入了大量的资金和人力，实施了一系列技术研发计划，旨在创造绿色理念的发电机关键技术。本文将简要分析几种世界常规的提高航空发电机性能的关键技术。希望通过阅读这篇文章，使读者了解我国民航航空的发展现状及几种关键的发电机核心技术。[关键词]民航；绿色发电机；降噪排污中图分类号：TP867文献标识码：A文章编号：1009-914X（2018）10-0312-01引言：随着越来越多的人选择飞机作为长短途出行的交通工具，对于飞机的安全性能的要求也逐渐增多。这也促进了我国民用航空业的飞速发展，而飞机的发动机是飞机能够在天空飞翔的关键所在。研究表明，在新一代航空发动机性能的提高中，制造技术与材料的贡献率为50%～70%；而在发动机减重的贡献率中，制造技术和材料的贡献率占70%～80%，这充分说明，先进的材料和工艺是航空发动机实现减重、增效、绿色和改善性能的关键技术之一。掌握民航发电机的关键技术也是提高我国工业能力的重要环节之一。1.绿色发动机关键技术的重要性伴随着全球工业化的发展消耗了大量的不可再生资源，全球气候变暖问题的加剧，汽车。飞机等交通工具尾气的污染已越来越受到人们的重视，清洁能源、清洁发动机也正逐步走向成熟，大家在选取新车型的同时也将目光投向了越来越严格的排放标准上。从而，市场就会加大对清洁绿色发动机的研发与推广。进入新世纪以来，我国工业化进程加快，工业整体素质明显改善，工业体系门类齐全、独立完整，国际地位显著提升，已成为名副其实的工业大国。尤其是在民航事业的发展，如今已成为寻常百姓的交通工具。掌握并熟练运用绿色发电机技术，不仅能为提高我国在飞机发电机制造的制造能力，建设制造强国，利用好自然资源，加快我们民航的制造业的绿色发展；还能降低污染与排放，更加迅速地增强绿色综合国力，提升绿色国际竞争力。这就要求我们形成节约资源、保护环境的民航产业结构、生产方式，改变传统的高投入、高消耗、高污染生产方式，建立投入低、消耗少、污染轻、产出高、效益好的资源节约型、环境友好型民航工业体系。2绿色民用航空发动机的关键技术龙源期刊网航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，为航空器提供飞行所需动力的发动机。作为飞机的心脏，被誉为“工业之花”，它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性，是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。即使是我们引以为傲的国产的太行发动机，其核心机也参考了美国CFM56发动机的技术，并在工艺上参考了俄罗斯AL-31F发动机的技术。CFM56原本是为民机而准备的，所以涵道比稍大，对高空高速性能不利；再加上当初定型的时候试验时间缺乏，造成遗留了很多问题。而当前，对于绿色发动机的研发与创造上主要运用高效高稳定裕度压缩系统技术中的含低噪声技术与高性能、低排放燃烧室技术中的低排放组织燃烧技术。2.1降低噪声技术飞机起飞与飞行过程中，甚至是降落过程中，都会产生较大的噪声。而动力运行所产生的噪声是飞机噪声的主要来源。对于民用航空发动机主要是空气动力噪声。它是由旋转噪声和涡流噪声所组成。他们分别是有旋转的叶片在运转是与空气发生摩擦，引起周边空气密度的振动而产生的；或者是由于发动机内的降温风扇在旋转过程中使附近空气快速旋转形成窝流。而这些涡流由于聚集在扇叶的周边又会与周围空气发生碰撞，产生不同的涡流，从而产生动力噪声。绿色发展就必须要降低风扇的噪声。在飞机电动机的配置过程中，其实是可以通过选择合适的叶尖转片与静子叶片数按照一定的比例组装，计算好转片与静子运转轴向间距与叶尖的运转速度来降低发动机工作的噪声。注意运用宽弦无凸台大直径风扇叶片，这种叶片可以使气体的喷流速度降低，因而整体上降低喷流所造成的噪声。另外，采用消声喷管和一些吸声材料以及利用多瓣式混合器进行内、外涵混合排气等手段也可大大降低喷流噪声。2.2低污染排放技术对于民用航空发动机而言，必须具有良好的低污染排放特性，才能保证其满足国际排放标准和相关国家的适航要求，并得到用户和公众的认可。民用航空发动机污染排放物主要包括四种：气态的氮氧化物（NOx）、未燃碳氢（UHC）、一氧化碳（CO）和固态颗粒状的烟。尽管航空发动机的污染物排放占整个燃烧排放总量的比例不大，但其排放具有局部特点：一是在某些地域，比如机场附近，发动机大量污染物的排放和聚集造成空气污染，给乘客、周边居民和工作人员造成健康危害；二是在某些空间区域，民航运输类飞机的飞行高度范围，发动机排出的温室气体污染物加剧了全球变暖。可见，民用航空运输带给人们便捷的同时，也给人类的生存环境造成一定的负面影响。随着航空运输活动的急剧增长以及人们环保意识的不断增强，对于民用航空发动机的污染物排放要求也变得越来越严格。作为权威机构，国际民用航空组织理事会针对民用航空涡轮发动机的污染物排放标准进行了规定。制定了航空器污染和噪声的新政策和新标准。由于NOx危害较大且很难控制，在制定的一系列航空发动机污染物排放标准对NOx的要求日趋严格，而对UHC、CO和固态颗粒状烟的排放要求基本没有变化。排气中的HC和NOx在一定的地理、温度、气象条件下，经强烈的阳光照射，会发生光化学反应，生成以臭氧（O3）、醛类为主的过氧化产物，称光化学烟雾。臭氧具有独特的臭味和很强的毒性，醛类对人眼及呼吸道有刺激作用。此外，它们还妨碍生物的正常生长。龙源期刊网目前，国际民航组织航空环境保护委员会对民用发动机的污染排放要求越来越严格，民用发动机降低污染排放的主要途径就是改进燃烧室设计。已经应用及在研的低污染燃烧室技术主要有燃油分级燃烧室、双环预混旋流（TAPS）燃烧室、贫油预混预蒸发（LPP）燃烧室、贫油直接喷射（LDI）燃烧室、富油/焠熄/贫油（RQL）燃烧室、驻涡燃烧室（TVC）和可变几何燃烧室（VGC）等。结束语我国民用航空事业的蓬勃发展需要飞机制造的同步发展。在践行绿色经济的社会背景下。民用航空的发动机制造也要体现节能减排的工业体系。只有不断深入研发新的科技，综合运用现代降噪技术与降低排放技术，将其绿色无污染的生产力快速转变为市场竞争力。逐渐彻底转变传统的生产制造方式，才能建设出资源节约型、环境友好型民航工业体系。促进我国民航事业的绿色发展。参考文献[1]章维.航空发动机装配关键技术的研究[J].中国新技术新产品，2018（13）.[2]海山，良辰.发动机先进制造技术[J].航空制造技术，2018，61（09）.[3]杨东亮，张波.航空发动机涡轮后燃气温度检测系统设计及关键技术研究[J].燃气涡轮试验与研究，2018，31（02）.[4]唐元恒，邹刚，刘振岗.国内外航空发动机机械系统的关键技术分析[J].装备制造技术，2017（06）.[5]徐悦.航空发动机尾喷流微喷降噪技术研究进展[J].航空科学技术，2011（02）.[6]梁春华.绿色民用航空发动机关键技术[J].航空科学技术，2005（06）6.