飞机发动机未来发展趋势畅想

摘要：随着世界科学技术的进步，未来航空事业的发展更会如火如荼的进行，具有潜在的发展前景和进步空间，而发动机作为飞机的重要组成部分，会朝着更环保、更经济的方向发展。本文就从经济性价比、节能减排、减少有害物等3方面对未来大飞机发动机的发展趋势进行探讨。

关键词：飞机；发动机；未来发展；趋势

1 前言

发动机由于需要在高温高压高转速的环境下长时间、反复的工作，其制作难度和对工业技术的要求远远超过其他行业的发动机，飞机发动机的研制时间甚至要比整架飞机的耗时量还要大的多，飞机发动机的正常運行才能保证飞机的正常飞行，可见飞机发动机对于飞机的重要性。因此，大力发展飞机发动机，为未来航空事业的发展指明了方向，给未来的航空事业带来了更为广阔的发展前景是我国乃至世界航空产业的一门重要课题。相对于传统的双转子涡轮风扇发动机，未来大飞机的发动机必须要实现低压转子在效率较高的转速下正常工作，同时还要有效减小发动机的噪声污染，降低废物排放量、减少有害物质产生的绿色环保发动机，而且在研制发动机是需要充分考虑发动机的全寿命成本和对机组相关人员身体健康的影响，最大限度的体现未来大飞机发动机的所有功能。本文针对未来大飞机的发展趋势进行以下几点论述。

2 飞机发动机发展的经济性

飞机发动机制造成本以及维护成本直接影响到飞机性价问题。飞机发动机成本可以从如下几方面进行成本控制。

（1）材料工艺的选择。由于飞机发动机的特殊应用场所因此要求发动机应具有高温性、高强度性。早期的飞机发动机使用钛铝材料制备，随着真空冶炼技术的不断改进合金中的有害杂质逐渐分离，使得飞机材料性能提高。在以后的发展中可以使用Ti金属制作飞机发动机，此外由于Ti金属的制备需要消耗大量的电能才能制备，未来可以开发新的催化剂加快钛反应效率，这样可以降低飞机发动机制备。

（2）能耗问题。随着能源日益枯竭，能耗问题直接影响到飞机运行问题。对于飞机发动机节能降耗可以从飞机体重和燃料使用率进行研究。飞机发动机质量下降能够使飞机飞行更远的距离，而飞机发动机质量的降低则取决于新型材料的研究，未来飞机发动机将朝向质量轻的方向进行。对于飞机燃油率的提高问题可以通过控制技术进行改进，比如可以使用压缩进气等提高发动机燃料利用率。

3 飞机发动机发展的环保性

近些年来环境问题日益严重，人们开始意识到环保的重要性，各行业发展时都开始引入环保理念。环保是当今及未来企业发展必须坚持的理念，航空运输业的发展也不例外。航空运输的发展对气候产生较大影响，也会带来噪音，因此航空运输业未来发展时应坚持环保性要求，减少对环境的污染和危害。作为飞机的”心脏”，发动机发展时也势必会和航空运输业保持一致，坚持环保性要求。因此发动机未来发展的一个主流趋势便是环保性。当前发动机发展时已经取得一定环保效果。如本世纪初期，一些民用涡轮风扇发动机在降噪、减排等方面已经取得良好成绩，如通用电气公司生产的GE90发动机、普惠公司生产的PW4084发动机等，都顺应了当今时代环保需求。为了促进发动机的发展符合环保性要求，美国、欧盟国家等已经开展了相关技术的研究，以减少发动机运作时产生的噪音污染、排量大、危害机组人员身体健康等问题，同时也给这种环保性的发动机起了新的名字――绿色发动机。绿色发动机的环保主要体现在如下几个方面：

（1）排放小。上世纪90年代末期美国发起的超高效发动机技术计划（简称UEET）中，实现了氮化物、二氧化碳排放的有效减少，相比GE90发动机，氮化物排放量减少了20%。通用电气公司等发动机研制企业合作开始了TECH56项目研究，该项目降低了氮化物的排放量，且远远低于ICAN要求的氮化物排放指标。目前通用电气公司正在进行LEAP56TM项目的研究，旨在通过LEAP56TM项目的研究为未来飞机发动机发展奠定了技术基础。该项目研究时，也将氮化物、二氧化碳排放量的降低当作其中一个研究目标，希望实现氮化物低于标准60%的排放目标。

（2）减少噪音。飞机飞行时会出现较大的噪音。噪音将会影响到机组人员的身体健康，因此绿色发动机发展时减少噪音也是其发展目标。美国公司曾对低噪音风扇技术进行了研发，有效降低了发动机运作时的噪音。通用电气公司在其；ESP56研究项目中研发了符合材料风扇叶片等技术，并应用在发动机中，有效降低了发动机的噪音。

科学技术的不断发展，将会促进飞机发动机朝着更加经济、更加环保的方向发展。通过各种新技术的研发和应用，提高发动机的经济性、环保性，更好的为发挥出飞机“心脏”作用，促进航空业的发展。

4 对于有害物质的排放严格掌控

将来的飞机发动机的发展不但要实现经济性、节能环保性，而且要从某种程度上降低有害物质的排放量，降低发动机和零件的材料对环境、人类等生物造成的不良影响。美国与欧盟国家当前正着手于研究一类不但可以实现经济环保，而且可以为人们生存的环境的洁净度提供保障的工作环境。为深入探究绿色发动机，应当在以下几个方面对发动机的发展展开探究：第一，发动机的设计与制作商应当通过国际非官方的环境管理系统标准ISO14001的准许，彻底筛查对环境造成不良影响的元素，通过这种方式能够从很大水平上管理与降低发动机对环境造成的损坏程度。第二，在发动机材料的选择方面，应当合理配置资源，避免浪费，选择材料应当秉持低消费、高便捷，在维修上应当选择方法的多样性。与此同时，应当最大限度地想到发动机翻新期限，最大限度地选择使用期限长的原料。第三，针对生产技术而言，应当预防采用有害物质与废物排放较少的生产技术，最大限度地研究出能源充沛且实现材料的合理配置的生产技术，研究出类似钻孔、精细加工工作量较低的生产技术。当今，能够借助净形生产技术展开浸泡、磨削、脱模等闭环操作，同时积极和供应商展开协作，深入探究降低飞机发动机有害物质的排放方式。第四，针对维修与保养而言，实施研究有害材料处理术、Cr6+离子表面处理替代术等。不但能够使得维修方法实现多样性，而且能够从较大程度上拉伸发动机翻新的间隔。第五，针对报废的零件而言，应当最大限度地选择能够循环使用的原材料。例如把部分零件选择优良的合金工艺制作为纯金属粉末，来提升报废领域的使用效率。

5 结论

伴随科技的不断进步与创新，在不久的将来必然会研究出具备经济性、节能环保性以及最大限度地降低有害物质产生的三个特点于一体的飞机发动机。然而在科技的研究领域中遭遇的困难较多，这必然要通过各个领域专业人士的共同努力，必须不断完善相关的技术，以实际情况作为出发点，研究出经济环保的发动机，给国内航天领域的发展奠定良好的基础。

参考文献：

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