尽管燃气轮机发动机中复合材料的采用率尚未达到十年前的预期，但它们的优势特异性和刚度仍然欧洲杯足球竞彩像以往一样诱人。的确，在竞争激烈的市场中，通过成功利用这种品质将获得的重大奖品值得赢得这种追求的动力。 近年来，通过更加关注降低成本的挑战，实现高级复合系统应用的挑战已经增加。引入这些材料的速度将由其成本效益而不是其技术优点欧洲杯足球竞彩管辖。 在现代气管中使用PMC在航空航天应用中使用聚合物基质复合材料（PMC）的历史可以追溯到40年代初期，这是70年代初期的大规模碳纤维生产，使其成为具有金属的认真竞争者，可用于复杂的轻质结构。现在可以在PMC中生产完整的机身，对于现代直升机至关重要。温度需求限制了它们在航空发动机中的使用，但是现代航空燃气轮机的大多数纳塞尔是PMC，该组件占其重量的25％和电厂成本的20％。当前发动机中的其他PMC零件包括风扇叶片，出口导板，旁路管道，鼻锥旋转器，核心发动机架，环形填充剂和可变导向叶片环。 用于航空应用的MMC和CMCS在80年代，由80年代的陶瓷和金属基质复合材料（CMC和MMC）系统进行的深入研究，得到了美国IHPTET等主要资助的研究计划的支持，例如美国IHPTET，已将第一个MMC和CMC组件运送到了演示器和开发引擎中。CMC以加力喷嘴花瓣形式的军事应用接近生产。 为什么使用复合材料？直到最近，两个主要的相互关联的驱动因素用于在发动机中应用复合材料，但重量降低和性能提高。MMC压缩机鼓具有比传统碟片和刀片组件节省80％的重量，而PMC组件通常可以节省20-30％的重量。CMC的主要优点以及带来的重量优势，是在金属触及到的温度下运行未冷却的能力。循环效率提高，从减少冷却空气到涡轮机架和密封件，可带来显着的特定燃油消耗益处。例如，先进的CMC技术将金属密封件替换为15年来波音777架飞机可节省25万美元。燃烧室中的申请获得了CMCS的“绿色票证”，即对冷却气流减少的重新分配有助于控制有害排放。 在当今竞争激烈的航空发动机市场中，主要产品歧视者是成本驱动的。因此，PMC在更换现有金属零件方面提供了20-30％的典型成本节省，这为更广泛的应用这些材料提供了更多的激励措施。欧洲杯足球竞彩有了这些令人印象深刻的优势，似乎很难理解为什么复合材料不主导最新的民用发动机和军事发动机。欧洲杯足球竞彩 燃气轮机发动机的演变飞机燃气轮机发动机最初是在40年代为军事应用开发的，其后是50年代的第一个民事应用。在冷战期间，军事要求推动了技术的开发，而民用发动机则受益于拆卸，从而降低了开发成本。今天的市场大不相同。充其量，军事市场在急剧下降和开发周期的新产品（例如EJ 200 Engine for Eurofighter 2000）之后的稳定稳定，大大扩展了。民事市场与三个主要发动机制造商（通用电气，普拉特，惠特尼和罗尔斯 - 罗伊斯）争夺市场份额的竞争力很高。 乘客流量的持续增长为民用运输产品带来了巨大的潜在市场。目前，航空公司正在盈利。但是，随着座位销售收益的减少，他们必须以最低的价格购买设备。2020欧洲杯下注官网由于这些因素，今天的主要产品歧视者在初始采购成本和所有权成本方面是由成本驱动的。新技术对于实现所需的性能目标至关重要，但是现在也必须为成本目标做出贡献。 材料技术的进步欧洲杯足球竞彩欧洲杯足球竞彩材料技术对燃气轮机发动机至关重要。发动机的最终效率受到工作温度的限制，因此，它需要具有高温能力的材料。欧洲杯足球竞彩减少排放的不断驱动器正在加剧这种需求。发动机重量是另一个重要因素，影响了油耗和军用飞机敏捷性，从而刺激了对低密度材料的需求。欧洲杯足球竞彩 成功的航空航天复合材料的属性复合材料的属性为这些一般要求提供了很好的匹配。从广义上讲，复合应用需要四个主要成功因素：
- 克服培养障碍，以取代现有金属组件
- 在发动机项目中有合适的机会
- 开发整个相关技术
- 提供充分的该技术的演示，以进行自信的服务介绍。
劳斯莱斯（Rolls-Royce）冒险进入碳纤维增强复合材料在60年代的引入碳纤维中，Rolls Royce的首个主要练习将复合材料融入发动机中，Hyfil Fan Blade用于RB211。当时，罗伊斯（Rolyce）对使用相对较新的人的信心，在事后看来，未经证实的材料用于主要的旋转组件，这是基于以下事实：它在层压板水平上对材料有透彻的了解。但是，缺乏足够的经验，可以将知识转化为RB211计划施加的时间范围内的风扇叶片应用程序。制造可重复性和鸟类冲击抗性的问题最终导致转向钛成分。诸如此类的活动非常昂贵。在竞争激烈的市场中，需要严格控制发动机开发成本，并风险最小化以确保盈利能力。这倾向于推动主要进化的设计文化。在这种环境中，只有在金属部分达到重量和/或成本或温度能力方面，才会发生从熟悉的合金变为复合材料的材料的变化。 这种进化过程的一个很好的例子是PMC越来越多地用于发动机nacelles的方式。由于需要减轻现有铝设计的重量的驱动，首先将复合材料应用于相对简单的零件，例如RB211 524 cowl门，图1.纳塞尔。该技术的逻辑扩展是在军事（通用电气F414）和民用（Rolls-Royce Tay）发动机的旁通管中发生的。
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图1。RB211-524的复合围门门。 |
引入新引擎项目步骤更换引擎设计是针对应用新材料技术的最佳车辆，这种设计很少发生。欧洲杯足球竞彩例如，Rolls Royce的Trent和General Electric的GE90才在90年代初推出，仅在其先前的发动机（RB211 524和CF6）之后，他们在各种Marques中为它们提供了15年以上的服务。此类车辆提供了增加复合渗透率的绝佳机会的原因是发动机发射之前是详细的开发计划，其成本分布在所有组件中。相比之下，新材料中组件的认证后资格非常昂贵。欧洲杯足球竞彩 此问题的特征是现在在所有卷Royce Civil引擎上使用的玻璃增强的环氧风扇鼻旋转器（图2）。尽管在材料和制造过程方面，这似乎是一个相对简单的组成部分，但进入服务以及成本和体重福利的实现必须等到认证测试计划的成本（环状疲劳和鸟类影响）可以承受欧洲杯足球竞彩通过RB211发动机的下一个变体的发布。
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图2。劳斯莱斯风扇鼻子旋转器。 |
使用碳纤维增强的环氧粉丝出口指南叶片是一个最新的例子，说明有机会获得复合应用程序的需要，图3.虽然在材料和制造过程中得到了证明，并且在有限的发动机暴露中幸存下来，但欧洲杯足球竞彩该特定应用程序正在等待推出新的发动机设计，以获得潜在的成本和体重优势。Further qualification testing to clear this component for service operation would include extensive strain gauge surveys under forward/reverse thrust and cross-wind loads followed by the standard 150 hour ‘modification approval’ engine test costing in excess of US$1.5million, obviously unjustifiable for this component alone.
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图3。碳纤维增强的环氧树脂特伦特风扇出口导灯。 |
复合整合
自发明以来，金属已在航空发动机中使用，因此，将其整合到发动机中所需的相关技术，例如关节的设计，预防腐蚀和组件寿命方法的方法，都非常确定。复合材料显然没有共享欧洲杯足球竞彩这种奢侈品。尽管某些材料和制造过程已经存在了近30年，欧洲杯足球竞彩但尚未实现常规，成功应用所需的完整技术。实际上，通常在交付特定的“发动机集成”技术之前，无法尝试使用潜在的非常有益的应用。 未来的复合应用进一步展望未来，在成本和体重减轻方面可能会产生最大收益的一个应用领域是位于土木发动机风扇后面的大型静态结构。根据发动机配置，该组件可以承受多种重大结构载荷，包括发动机质量，前推，降落的反向推力以及由于失去风扇刀片而导致的平衡力。 为了应对这种艰巨的职责，重要的是，复合成分至少与其各向同性金属等效量具有同等的完整性。这意味着要在振动特征，静态，疲劳和动态负载（尤其是关节和半径等特征），确定升高理念的确定，合适的NDE技术的开发以及许多其他技术方面的振动特征，疲劳和动态载荷（尤其是特征）方面对应用的充分理解。对于此类关键部分至关重要。此类组件的演示计划正在主要的航空发动机公司内部进行，但是由于需要生成上述应用程序的完整套件，因此此类组件不太可能在2005年之前看到服务操作。 设计参数如前所述，许多潜在PMC的适当材料和制造过程技术已经到位。欧洲杯足球竞彩从设计师的角度来看，从各向同性材料工作到复合材料的过渡将一见钟情看起来相对简单。欧洲杯足球竞彩具有多种基质类型覆盖高达300°C的温度，并且可以选择各种强度和刚度的加固纤维，因此设计师似乎在这种温度方案中的每种场合都有材料。然而，绊脚石是，他经常发现进行了初始设计，除非该组件是先前复合部分的“重复”，否则关于其发动机中的潜在行为的许多未知数。其中一些未知数或“发动机集成”问题可能会带来高风险。在这种情况下，只有技术演示才能侵蚀风险，这将根据感知的风险和潜在回报之间的平衡来批准这些风险。 米利的推动塔里仍然需要更高水平的“演示”活动的领域是将高温PMC（包括PMR 15）等矩阵应用于军事发动机的静态结构组件。在相对于传统的钛零件相对于传统的钛零件的潜力，所有主要制造商都对这项技术的开发进行了重大投资，并得到了各自政府的大量现金注入。由于限制了有关这些程序的信息，因此很难精确地讨论它们，但是所有公司似乎都达到了需要进一步昂贵的开发引擎运行来“演示”技术的地步。 欣德的原因环复合吸收尽管对聚合物复合材料的信心继续在新应用的稳定流动和现有零件的飞行时间积累的背面增长欧洲杯足球竞彩，但高温复合材料尚未为生产带来重大突破。在这种情况下，金属和基于陶瓷的复合材料都遭受了与15年前单晶超级合金技术相似的信誉问题。 陶瓷基质复合材料包括陶瓷纤维和基质的基于陶瓷的复合材料在最佳金属以外的温度下提供了潜在的应用。通过获得聚合物复合材料获得的经验的好处，通过逐步引入“安全性安全”，适度的载荷，静态零件，在军事台式发动机测试中逐渐介绍了对这些材料航空的担忧的侵蚀。欧洲杯足球竞彩SIC/SIC中的排气喷嘴花瓣已在EJ200发动机上成功证明，SIC/Alumina的燃烧室火焰持有者在军事演示器引擎上进行了严格的评估。在这些成功之后，SIC/氧化铝材料中的全尺寸燃烧器枪管已脱离高压，高温升高，军事循环钻机测试。迄今为止，CMC技术在航空发动机行业中最复杂的应用是劳斯莱斯排气指南叶片，该导灯通过涉及编织或编织的高级纺织品处理程序制造，然后是化学蒸气浸润。 金属基质组合站点最终转向MMC，与飞机发动机最相关的系统是连续的陶瓷纤维增强钛。MMC的主要航空发动机应用将用于压缩机盘和鼓中，其中可以利用纤维的高性能，以使重量大量减轻（超过70％），而无需将纤维引入复杂形状。节省的重量来自消除通常的金属中央网络和轮毂，箍强度和刚度是通过增强硅碳化物纤维的环提供的，图4。
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图4。MMC刃环。 |
处理技术加工技术已经发展到一个阶段，在该阶段，通过大量的护理和关注，可以使用出色的纤维注册表和相当于典型标本数据的疲劳行为产生高质量的组件。The risk associated with this technology is captured appropriately in the words of Petroski in his Design Paradigm: ‘The stage of greatest risk is not the leap of innovation, but some years later when daring has become routine, entrusted to less inquiring minds and executed under greater pressures of competition’. Routine process capability has yet to be determined, as indeed have the standards to be met to guarantee adequate service lives. In parallel with process developments a major effort is underway to tackle the issues of component behaviour and tolerance to defects such as fibre breakage/end distribution. This iterative process will demand further significant investment and intimate collaboration between suppliers and end users before yielding a reliable manufacturing capability, validated lifing methods, and of course component costs that are acceptable to the end user. Cost reduction is a major challenge to be met by the industry. The rate at which the considerable investment in technology development is recovered is strongly linked to the cost effectiveness of the solution. Particularly encouraging is the acute awareness of the supply industry to this critical issue. On the basis of aggressive cost reduction initiatives already in place, leading suppliers are predicting rough order of magnitude mature production costs that are within striking distance of Rolls-Royce targets of equivalence with incumbent monolithic parts. 结论最后，向该领域的研究人员提供了一条信息，必须理解，除了CMC和MMC的高级版本外，必要的材料和过程已经存在。欧洲杯足球竞彩如果不集中精力就当今可用的材料进行应用问题，该行业可能会失去高级复合材料的耐心，并投资于替代技术和设计解决方案。欧洲杯足球竞彩 |