我国大涵道比涡扇发动机复合材料风扇叶片
对于一个国家的工业科技水平而言，航空发动机的研制水平是其工业科技水平的一个缩影，并且也极大的影响到了该国的国防实力，毕竟无论是以航母为核心的大国海军还是常规空军甚或需要直升机的陆军航空兵部队，战斗机都离不开性能先进的发动机，发动机是战斗机的心脏。而作为航空发动机的技术水平来说，大涵道比涡扇发动机技术又是最具技术难度的一个分支，在大涵道比涡扇发动机的研发难题中，复合材料风扇的技术则又是重中之重，三大航发巨头中两个最后都没能成功研制，而不得不继续使用钛合金作为风扇叶片材料，使得其大推力涡扇的综合性能无法与另一家相提并论。
英美一直是老牌航空工业强国，第一架飞机就是美国人发明的，而被称为世界三大航空巨头企业也都在这两个国家，分别是美国的通用公司和普拉特·惠特尼公司以及英国的罗尔斯·罗伊斯公司，而罗尔斯·罗伊斯又叫劳斯莱斯，在超豪华汽车领域同样是巨头。不过要说到大涵道比复合材料风扇的技术，实际上全世界仅仅美国通用一家在复合材料风扇技术上取得了值得称道的技术，不过现在又要加上中国了。最近我国某公司成功研发了一款复合材料风扇试验品，直径达到2米，虽然距离美国的技术还有不小的差距，但是已经很好的解决了有无的问题。
二战结束后，航空技术的应用更多向民用市场发展，而民用客机对发动机的性能要求则是追求更低的油耗和安全性，对于速度并没有特别高的要求，因此大涵道比涡扇发动机就得到了极大的发展，如今采用复合材料制成的风扇能提供更高的费效比，风扇提供的动力已经占到了发动机总动力的75%以上，不过先进大涵道比复合材料风扇的技术工艺则是一个巨大的难点。美国航发研究人员花了30多年的时间，反复研究和试验，才最终让美国的大涵道比涡扇发动机用上了复合材料风扇。
曾经英国的航发巨头罗尔斯·罗伊斯公司就是为了研制这个技术最后在鸟撞测试中彻底失败，使得公司一度濒临破产，三大世界航发巨头的另一家美国普拉特·惠特尼公司也因为一度毫无进展，不得不早早回到钛合金材料风扇的老路上。一般而言为了极可能的降低风扇叶片的重量的情况下又不影响其在高温高速高负载环境下的可靠性，风扇叶片都会在材料和结构两个方向共同努力。如果材料上无法取得突破，就只能尽可能从结构设计上既降低重量又保证强度，一般都会使用空心钛合金叶片的设计。
那么美国通用公司又是怎样解决了复合材料风扇的技术难题的呢？为了能够使得碳纤维复合材料风扇有足够的强度应对鸟撞威胁，在风扇表明增加了一层钛合金蒙皮，使得风扇叶片表面强度足够好。风扇叶片尾部比较尖细，也比较脆弱，于是用凯夫拉线条缝起来。除此之外，为了降低鸟撞时对风扇的冲击力，采用了强制限速风扇转速的方法，虽然风扇转速降低了15左右%，但是对抗鸟撞时的损伤机率却几何级下降，可以应对3.6公斤飞鸟的冲击。美国在大涵道比复合材料风扇技术上领先其他国家至少20年以上，不过中美之间的差距在未来几年内会有巨大的缩小，中国在此方面已经有了关键性的突破。
碣石智库 东山客
碣石智库 2019-12-26 1