风扇机匣:风扇机匣是航空发动机最大的静止部件,它的减重将会直接影响航空发动机的推重比与效率。因此,国外先进航空发动机OEM也一直致力于风扇机匣的减重与结构优化工作。如图所示为国外先进航空发动机风扇机匣发展趋势。
风扇帽罩:因为是非主承力构件,风扇帽罩是航空发动机上最先使用的复合材料制造的部件之一,使用复合材料制造的风扇帽罩可以提供更轻的重量、简化的防冰结构、更好的耐蚀性以及更优异的抗疲劳性能。
目前,在R.R公司RB211发动机、PW公司PW1000G、PW4000已经采用树脂基复合材料制备风扇帽罩。
相比航空发动机主机,树脂基复合材料在航空发动机短舱具有更广阔的应用空间,如图所示。根据资料,国外厂商已经在短舱进气道、整流罩、反推装置、降噪声衬部位大规模使用树脂基复合材料。
其他部位根据资料,在航空发动机风扇流道板、轴承封严盖、盖板等部位也在不同程度的应用树脂基复合材料。
金属基复合材料
和树脂基复合材料相比,金属基复合材料具有良好的韧性,不吸潮,能够耐比较高的温度。金属基复合材料的增强纤维有金属纤维,如不锈钢、钨、镍铝金属间化合物等;陶瓷纤维,如氧化铝、氧化硅、碳、硼、碳化硅等。
金属基复合材料的基体材料有铝、铝合金、镁、钛及钛合金、耐热合金等。其中以铝镁合金、钛及铁合金为基的复合材料是目前主要选择对象。如以碳化硅纤维增强钛合金基体复合材料可用来制造压气机叶片。碳纤维或氧化铝纤维增强镁或镁合金基体复合材料可用来制造涡轮风扇叶片。又如镍铬铝铱纤维增强镍基合金基体复合材料可用来制造涡轮及压气机用的密封元件。
其他如风扇机匣、转子、压气机盘等零件,国外都有采用金属基复合材料制造的实例。但是这种复合材料存在的最大问题之一是增强纤维和基体金属之间容易发生反应而产生脆性相,使材料性能变坏。尤其是在较高温度下长时使用,界面的反应更为突出。目前解决的办法是根据不同纤维、不同基体,在纤维表面加适当涂层,以及对基体金属进行合金化,以减缓界面的反应,保持复合材料性能的可靠性。