這些零件不僅減少氣冷需求，而且改進(jìn)了耐久性。阿什維爾工廠制造完成的零件將轉(zhuǎn)入先進(jìn)陶瓷涂層廠（該廠由意大利表面處理專業(yè)公司Turbocoating運(yùn)營）噴涂GE專用EBC涂層防止零件表面侵蝕。預(yù)計(jì)第一個(gè)零件于今年末交付。今年2月，GE公司在F414發(fā)動(dòng)機(jī)上成功試驗(yàn)了CMC旋轉(zhuǎn)零件。公司還計(jì)劃探索CMC在直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和在燃?xì)廨啓C(jī)和電力壓氣機(jī)上的應(yīng)用。

 

     羅羅公司2013年在Trent 1000試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)以及環(huán)境友好發(fā)動(dòng)機(jī)（EFE）項(xiàng)目中研究試驗(yàn)了SiC/SiC高壓渦輪葉片，然后又進(jìn)行了SiC/SiC外罩部件試驗(yàn)。葉片試驗(yàn)顯示可減少重量50%。羅羅公司的先進(jìn)和超風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃將實(shí)現(xiàn)更高的壓比，這意味著零件運(yùn)行在更高溫度下且增加NOx排放量，通過增加CMC的使用范圍可以緩解這些問題。公司明確表示將在靜態(tài)零件中使用CMC材料，如噴嘴，高壓渦輪零件。

 

     普惠公司認(rèn)為CMC用于靜態(tài)零件不足以顯示其價(jià)值，因此公司未來將集中精力研究CMC在旋轉(zhuǎn)渦輪葉片和燃燒室中的應(yīng)用。2010年普惠加拿大公司在PW200系列旋翼飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上測(cè)試了CMC燃燒室件，相對(duì)于金屬零件在大功率下實(shí)現(xiàn)NOx排放量減少30%，小功率下CO減少20%的目標(biāo)。該專利申請(qǐng)?zhí)枮閁S 2014/0311152 A1，專利描述了CMC環(huán)形燃燒室的組成。雖然該燃燒室工作在最高溫度下，但不需要冷卻空氣，因而不需要成形后進(jìn)行復(fù)雜的冷卻孔加工。2015年，公司展示了Ox/Ox材料制成的燃燒室模壓件的熱應(yīng)力計(jì)算分析結(jié)果。它分析了平面和曲面板件以及360°環(huán)形件，以及它們潛在的問題，如在溫度轉(zhuǎn)變時(shí)邊緣處分層、在溫度相對(duì)低處的拉伸斷裂以及伴隨纖維彎折在熱端和邊緣形成的壓力損傷。但是，研究表明增加絕緣層可減少應(yīng)力。

 

     賽峰公司的子公司Herakles，已經(jīng)開展了一系列CMC零件研究，目的是應(yīng)用于2020-2030年下一代LEAP和賽峰設(shè)計(jì)的新型發(fā)動(dòng)機(jī)上。2015年6月16日公司宣布它研制的第一個(gè)CMC零件——SiC尾噴管在民用噴氣機(jī)上首飛。該零件與CFM56試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪框后法蘭相連接，與短艙有一個(gè)接合面，由中心體和一復(fù)雜的葉狀混合器組成。混合器將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的熱氣和涵道的冷氣進(jìn)行最優(yōu)混合，提高發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)輸出量和效率。該零件長(zhǎng)1625mm，直徑為655mm，重24.5kg。2015年4月22日該零件獲得歐洲航空安全局（EASA）認(rèn)證可在民用飛機(jī)上使用。此外，公司還完成了其它新型民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的驗(yàn)證，如原型CMC混合器在CFM56-5C發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行地面試驗(yàn)，在空客直升機(jī)上進(jìn)行了飛行試驗(yàn)；CMC后緣整流罩在A380發(fā)動(dòng)機(jī)掛架上進(jìn)行了飛行試驗(yàn)；CMC低壓渦輪葉片在CFM56上進(jìn)行了地面試驗(yàn)。

 

     NASA主要開展成熟的CMC應(yīng)用研究，包括SiC/SiC燃燒室襯套、SiC/SiC高壓渦輪導(dǎo)向葉片，以及Ox/Ox尾噴管在其環(huán)境可靠航空項(xiàng)目（ERA）中的應(yīng)用。這個(gè)6年期項(xiàng)目的第二階段，隨著2015年各項(xiàng)技術(shù)集成技術(shù)驗(yàn)證要達(dá)到技術(shù)成熟度6級(jí)水平而達(dá)到頂峰。應(yīng)用于燃燒室和導(dǎo)向葉片的先進(jìn)環(huán)境保護(hù)涂層（EBC）正在開發(fā)中，目標(biāo)是表面耐溫達(dá)到1482°C，同時(shí)尾噴管服役溫度目標(biāo)是816°C。

     2014年夏，波音借助于CLEEN項(xiàng)目成功進(jìn)行了Ox/Ox尾噴管地面和飛行試驗(yàn)。結(jié)果顯示CMC相比鎳具有更好的熱性能，在816°C時(shí)噪聲性能與金屬相當(dāng)或稍好。波音公司計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，2015年將與羅羅公司、Orbital ATK公司、Albany 工程復(fù)合材料公司等合作將技術(shù)成熟度提高到7。與波音一起開發(fā)CLEEN噴嘴的CMC基體的AEC公司，還開展了CMC和3D編織復(fù)合材料組合技術(shù)能力研究，進(jìn)一步改進(jìn)零件韌性。 2014年，Composites Horizons公司在獲得GE公司Passport 20發(fā)動(dòng)機(jī)（龐巴迪7000和8000超遠(yuǎn)程商務(wù)機(jī)）噴嘴零件合同后，新增加了一個(gè)3,252m2的CMC專業(yè)廠，并引進(jìn)新的熱壓罐、燒結(jié)爐和CNC設(shè)備。（中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心 任曉華）