長江1000(CJ1000)大涵道比渦扇發動機對於我國C919噴氣式幹線客機的重要意義已無需贅言,有了這個中國心之後,該機才能徹底不懼外國禁運威脅,並走向軍用化之路。
近日央視報道了CJ1000的最新研發進展,指出其鈦鋁合金髮動機葉片已通過震動疲勞測試,即將進行葉片裝機考核。這將是繼2017年12月CJ1000首台樣機完成裝配,2018年5月17日發動機首次點火以來,該發動機在研發上取得的又一里程碑。
現代渦扇發動機的高壓壓氣機和低壓渦輪葉片大都採用鎳基合金材料製造,這種合金雖能承受650-1000攝氏度高溫,但隨着發動機性能不斷提高,壓氣機和渦輪級數的減少使單級葉片負荷不斷增大,鎳基合金材料已經發展到極限,難以進一步提高。
於是近年來新型鈦鋁合金(TiAl)材料開始異軍突起,這種新型材料具有低密度、高彈性模量、耐高溫等優點,非常適用於製造高壓壓氣機和低壓渦輪葉片,但由於加工難度高,實用化進展很慢。
中科院金屬研究所在“十三五”期間經過艱苦攻關,研製出了鈦鋁合金的氧化釔陶瓷材料一體澆鑄成形工藝,成功為CJ1000製造出了具有世界先進水平的耐900攝氏度高溫的葉片。據估計,CJ1000的高壓壓氣機和低壓渦輪在更換了新型鈦鋁合金葉片之後有望整體減重200千克,有效提高發動機推重比,降低油耗。
除中科院金屬研究所之外,南京理工大學陳光教授團隊也在2019年10月宣布攻克鈦鋁單晶合金葉片製造難題,葉片壽命優於美國同類產品1~2個數量級。我國在鈦鋁合金先進材料上的技術突破,標誌着在持續投入厚積薄發之下,國產先進航發即將迎來井噴局面。鈦鋁合金在國產多種先進軍用發動機上也有廣闊用用場景,將成為首選先進材料來全面提高其性能表現。
央視在報道中還透露,除了CJ1000外,為CR929中俄大客準備的CJ2000渦扇也在加緊攻關中,該發動機是CJ1000的發展型號,推力將從CJ1000的13噸大幅增加到35噸,計劃在2030年之後裝備CR929。