著氣動熱力學、結構力學和材料科學等的飛速發展，較高的性能、良好的經濟性、極好的環保特性和很高的可靠性已經成為運輸機用大涵道比渦扇發動機研制的主要目標，而較高的推重比、較低的油耗、較少的信號特征、極高的可靠性已經成為戰斗機用小涵道比加力渦扇發動機研制的主要目標。 

      研究表明，在不改變目前航空渦扇發動機結構布局的前提下，上述目標要想取得突破，創新的材料和新穎的結構方案是極其關鍵的因素。樹脂基復合材料以其具有：（1）制件質量輕、強度高，具有突出的比強度和比模量；（2）制件成型方便，成本較低；（3）成型工藝成熟等明顯優勢，并已經成為航空渦扇發動機設計與制造商所青睞的高性能冷端部件的重要候選材料，已經廣泛地應用在大涵道比渦扇發動機和小涵道比加力渦扇發動機的外涵機匣、轉子葉片、靜子葉片、包容機匣以及發動機短艙和反推力裝置等部件上。

纖維增強樹脂基復合材料部件的開發和應用

       纖維增強樹脂基復合材料在航空渦扇發動機上的應用研究始于20世紀50年代。目前，英國的R·R公司、美國的GEAE公司和P&W公司、德國的MTU公司和法國的SNECMA公司都進行了大量的開發和驗證工作，也都取得了很大的進展，已經將樹脂基復合材料成功地應用到部分大涵道比和小涵道比航空渦扇發動機上。

1 GEAE公司

       為了減輕發動機質量，降低生產成本，GEAE公司已經將先進的纖維增強樹脂基復合材料應用到航空渦扇發動機的較多低溫部件中，如外涵機匣、風扇轉子葉片、包容機匣。公司還進行了應用于靜子葉片、風扇框架、整流罩、葉冠等部件的大量開發和研究工作。

2 P&W公司

       樹脂基復合材料在P&W公司渦輪發動機上的應用始于20世紀70年代。至80年代，P&W公司首先從外部部件入手，嘗試研究了噴管外部調節片、加力燃燒室筒體、風扇包容環、風扇機匣等部件。爾后，一直在開發和嘗試用于其他一些低溫部件。

3 R·R公司 

       20世紀60年代，R·R公司開始開發玻璃纖維增強的樹脂基復合材料部件。1977年投入使用的第一代垂直起飛戰斗機的升力發動機RB162發動機，就采用了Kerimid60材料制造的壓氣機機匣、靜子和轉子葉片。雖然該發動機僅用于起飛時的幾分鐘，但是，到目前為止，仍是唯一采用全復合材料壓氣機的投入使用的航空發動機。

4 MTU公司

      (1) 驅動渦扇發動機開發的復合材料部件技術。MTU公司開展的齒輪驅動大涵道比渦扇發動機的研制工作，始于1985年起動的德國國家反轉閉式整體槳扇發動機（CRISP）技術研究計劃支持的CRISP項目。20世紀80年代中期，MTU公司在CRISP項目下開展了樹脂基復合材料壓氣機靜子葉片和轉子葉片的設計、加工和驗證工作。

      (2)J200 發動機未來改進開發的纖維復合材料結構件。

       按照一項軍用發動機技術研究計劃（為改進EJ200發動機），2000年12月，MTU公司開始進行設計點總增壓比為5.1的3級低壓壓氣機試驗件的試驗。在從慢車到起飛的整個工作轉速范圍內，該試驗件具有令人格外欣喜的喘振裕度和性能。進口導流葉片（IGV）具有由碳纖維增強塑料（CFRP）制作的可調襟葉。其前支板是固定的鈦葉片，有供油和供氣通道；鈦支板起機械支承結構的作用，以至在直接的高速沖擊下也有足夠的抗鳥撞能力。與實心鈦葉片設計相比，可調CFRP襟葉能減輕總質量7kg。采用樹脂轉換模技術，其加工費用與空心鈦襟葉設計的加工費用相當。結構設計階段和在相關的部件機械試驗表明：CFRP襟葉的振動水平較低；耐磨能力足夠；支板/襟葉設計合理，可以確保具有抗鳥撞和抗喘振能力。 

       綜上所述，經過幾十年的發展，纖維增強的樹脂基復合材料已經被美國、英國、法國等航空發動機技術先進國家廣泛應用在航空渦扇發動機的低溫部件上。回顧與總結此類部件的研制歷程和應用情況，可以發現其發展具有以下特點。

1 耐高溫能力提高，應用范圍擴大

       目前，應用在渦扇發動機部件上的較為成熟的纖維增強樹脂基復合材料主要包括纖維增強PMR-15基復合材料和凱芙拉增強環氧樹脂基復合材料等。由于耐溫能力較差，這些材料還僅限于應用在工作溫度較低的冷端部件上。為了擴大纖維增強樹脂基復合材料的應用范圍，世界航空發動機技術先進國家開發了耐更高溫度的多種樹脂基復合材料，如HT-S/L a R C-160、A S4/P M R-Ⅱ、T40R/PMR-Ⅱ、T40R/V-CAP-50、QuaHZ/AFR-700B、Celion6K/LaRC-RP46等，并在航空渦扇發動機或驗證機上對其進行了驗證。具體實例包括：在F110IPE發動機上，對VCAP-75基復合材料后整流部件進行了驗證；在IHPTET計劃驗證機上，對AFR700B基復合材料支板進行了驗證，并準備應用于F136發動機上；在IHPTET計劃驗證機上，對AFR700B基復合材料外涵機匣等靜止部件進行了驗證，并準備用于F119發動機上。

       由航空渦扇發動機性能不斷提高和質量不斷減輕的明顯發展趨勢樹脂基復合材料渦扇發動機部件發展特點決定,未來渦扇發動機不得不大量采用先進復合材料和相應的新穎結
構，因此，有理由相信，隨著耐溫能力更強的新型樹脂基復合材料的驗證和成熟，樹脂基復合材料渦扇發動機部件的工作溫度將得到提高，應用范圍也將逐步擴大，最終將應用到工作溫度稍高的核心機上。

2 制造技術自動化，成本降低

      經過多年的開發和研究，國外樹脂基復合材料制件的制造技術已經發展得較為成熟，部分實現了自動化。采用自動化纖維鋪放技術，可以取代手工鋪放，降低成本38%，減少勞動工時60%，減少零件數量80%采用自動化RTM成形技術，可以降低纖維鋪放成本，制造出形狀復雜的制件，提高生產的可重復性，并可將材料消耗降低到最低程度；采用先進的自動化纖維引導鋪放、樹脂膜浸漬和真空輔助RTM造型技術，可以實現復雜幾何形狀、大尺寸、厚截面和高精度的航空渦扇發動機部件的低成本制造。

      與RTM相關的制造技術，如樹脂膜浸漬技術（RFI）和真空輔助樹脂轉移造型（VARTM）技術尚在發展之中。2020年前，國外將進一步開發更加高效、可靠、低成本的制造方法和設備，探索研究具有良好加工性能和優良熱穩定性的新聚合物合成技術。

3 設計與制造一體化，綜合能力提高

       復合材料的形成過程就是復合材料制件的加工過程。復合材料制件的應用不是簡單的材料替代，而是需要設計、制造和材料研究人員針對特定的結構，共同選擇和確定材料的組分比例與取向、制件的形狀和質量等，使材料和制件在同一工藝操作過程中達到整體優化。

      隨著復合材料3D設計方法和設計制造一體化思想的形成和不斷成熟，復合材料發動機部件將實現結構設計與材料選擇的真正融合，綜合性能潛力將得到充分發揮。