纤维增韧陶瓷基复合材料热端部件的热分析方法现状和展望
2021-07-07赵陈伟毛军逵屠泽灿邱鹏霖
赵陈伟,毛军逵,2,*,屠泽灿,邱鹏霖
1.南京航空航天大学 能源与动力学院,南京 210016
2.南京航空航天大学 江苏省航空动力系统重点实验室, 南京 210016
早在20世纪50年代,陶瓷材料就以其耐高温、密度小等优点,受到研究人员的青睐。从那时起,人们就开始尝试在航空燃气涡轮发动机、冲压发动机、火箭发动机等先进推进系统中使用陶瓷材料[1]。传统陶瓷材料的机械性能难以满足热端部件的高载荷等工作要求,这使得陶瓷材料在这些先进推进系统中的实际工程应用受到阻碍。随着Aveston[2]在20世纪70年代初,提出纤维增韧陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composite,CMC)的概念,CMC材料中纤维增韧大大改善了陶瓷材料的机械性能,使得其在高热负荷和高机械负荷下的实际工程应用成为可能。
自CMC材料问世以来,美、俄等航空航天大国,包括日本等新兴科技强国先后出台多个研发计划[3-7]对CMC材料进行研发,尤其为CMC热端部件在航空发动机等高性能动力装置中的工程应用提供了大量的支持。如美国政府主导的“综合高性能发动机技术IHPTET(Intergraded High Performance Turbine Engine Technology)”计划、“超高效发动机技术UEET(Ultra Efficient Energy Technology)”计划等,日本政府主导的“下一代超音速环境兼容推进系统的研究与开发ESPR(Research and Development of Environmentally Compatible Propulsion System for Next Generation Supersonic Transport)”计划,俄罗斯政府主导的“国家技术基础2007—2011”计划中均有专项经费用于CMC热端部件的研发。在上述计划的支持下,这些国家的CMC材料应用发展迅速。
经过多年的研发,整体成形的CMC热端部件得到越来越多的航空发动机制造厂商的青睐[8-10],CMC热端部件已逐渐在航空燃气涡轮发动机的转/静子部件上得到工程应用。……
