试论航空发动机的发展前景

刘鹏

摘 要：本文主要就航空发动机的标准技术和非传统新型发动机进行分析，然后对涡轮发动机技术以及民用航空发动机进行详细分析。

关键词：航空发动机；发展前景；新型发动机

1 通用航空发动机技术与非传统新型发动机

1.1 通用航空发动机技术

为了满足21世纪各种航空器发展的要求，航空发达国家从20世纪80年代末开始实施新的涡轮发动机技术发展计划，鉴于计划的成功实施和发动机对航空发展产生的重要作用，有的國家已经拟订了进一步的发动机技术发展计划。新计划的主要目标就是从2006年到2017年使以发动机能力（推重比/耗油率）与全寿命期成本之比来度量的经济承受性提高到10倍。航空发动机主要经历了两个重要的历史发展阶段，首先在20世纪50年代前，大部分飞机均装用活塞发动机，然而在第二次世界大战之后涡轮燃气发动机的迅速发展，根据使用需求及经济性的需要，在最早的涡喷发动机的基础上发展出了诸多新的类型，如涡轴发动机、涡桨发动机、涡扇发动机、桨扇发动机、升力发动机等，但不论发动机如何变化，其核心还是压气机、燃烧室和涡轮，也就是燃气轮机。

航空发动机中通用核心机技术是多用途免维修发动机核心机发展技术，通用核心机为诸多涡轮发动机提供了一系列类似的核心机，从而达到了高通用性的目标，在成本上也得到了相应的降低。这一技术的主要优势就是军民相关发展硬件能够得到通用，这就在成本上得到了有效的降低，在技术向产品的转化方面也得到了速度上的加快。而在智能发动机的关键技术层面就比较多样，压气机以及燃烧室等主动控制技术能够有效提升性能，还有带有专门诊断传感器的精确实时性能以及寿命模型，从而实现故障自动诊断以及维修预报。除此之外，还有磁性轴承以及主动控制系统等技术。

1.2 非传统新型发动机

以非传统型的微机电技术为基础的超微型无人机用涡轮发动机，以及超燃冲压发动机等发动机也比较突出。超微型涡轮发动机能进行组合，从而产生大功率的推力。而在脉冲爆震发动机类型方面，主要是通过脉冲式爆震波产生推力的发动机，主要由推力壁以及燃料供给、控制系统等组成，在结构上相对比较简单化，推重比也相对较高，并且在油资源上能得到有效节约。

还有超燃冲压发动机，这一非传统型的新发动机主要是燃烧室内的气流速度为超声速的冲压发动机。这一发动机就比较适用于高超声速航空器以及跨大气层飞行器的推进装置。除此之外，还有多电发动机，其主要是以支撑发动机转子非接触式磁性轴承以及发动机轴上安装的内置式整体起动发电机作为核心，然后配上了分布式的电子控制系统为飞机系统提供电力驱动。为能解决石油资源量问题以及环境污染的问题，使特种航空器需求得到满足，多年来都在为航空动力装置探索着新的动力能源，其中燃料电池、太阳能电池等都是比较重要的新能源。

2 涡轮发动机技术与民用航空发动机

2.1 涡轮发动机技术

在所有的发动机发展中，从性能上来看有从低到高的一个发展过程，在原理上如果没有出现大的变化，就不会有本质性的改变。例如涡轮发动机这一技术，压气机自身的效率在四十年前是在81%～82%，当前最好的压气机效率是在86%～87%，从效率的提升上来看，经过了几十年的时间效率提升了5%左右，所以对新型航空发动机的出路问题进行考虑有其必要性。脉冲爆震发动机和旋转冲压发动机在当前有了诸多机种，这些改变也是为能够寻找到提升航空发动机性能的技术尝试，在当前还处于初期的摸索阶段，其中脉冲爆震发动机的噪声相对比较大，工作的频率也都没有跟上去。而旋转冲压发动机运用于航空发动机就会有很大的难度，先要对发动机的直径问题进行解决。对于当前的航空发动机技术已经是高级形式了，将会是现有航空涡轮发动机的后续机种。

2.2 民用航空发动机

民用飞机在当前是最安全的运输工具，失事率每75万个起降为一次。由于当前的空运发展速度比较快，所以在运量上也会得到进一步提升，在发动机的要求上也会有相应的提升，主要是对排放污染的降低以及噪声的降低要求，航空发动机在这一发展过程中具有比较突出的作用。我国航空发动机的发展一直都牵动着国人的心，由于在航空发动机技术上和发达国家相比存在着很大的差距，我国在自行研制的军用以及民用飞机发动机的能力上比较薄弱，这也是对民用航空发展的一个最大阻碍。

我国航空发动机的发展在当前已经进入快车道，一系列新的发动机项目也开始进入比较关键的攻关阶段。航空发动机是一种高度复杂和精密的为航空器飞行提供所需动力的热力机械，是飞机的心脏，对飞机的整体性能和实用性产生直接的影响，也是一国综合实力和国防实力的重要体现，因此，发展航空发动机业成为各个国家发展壮大的重要战略性国策。中国航空发动机的提升潜力是巨大的，具有相当广阔的发展空间。预计，中国未来10年航空发动机业的整体规模将达到1.5万亿元，该行业有望取得新的突破。

3 结语

总而言之，我国航空发动机的发展前景是比较广阔的，在技术不断进步发展下，通过核心技术的突破，不仅要提高发动机的性能，还要提高发动机的可靠性、安全性、维修性、保障性等，这将作为我国航空发动机发展的重要指标。此外，通过对航空发动机的通用技术以及其他新型航空发动机技术发展状况的分析，希望有助于我国通用航空发动机技术领域取得更大的升级进步，在新技术领域能有更多的创新发展。

参考文献

[1]姚星宇，王建军，翟学.航空发动机螺栓连接薄层单元建模方法[J].北京航空航天大学学报，2015，（12）：100.

[2]杨海成，王玉，单纯利.航空发动机压气机叶片前后缘测量方法评述[J].航空精密制造技术，2015，（6）：1-3.