科创中国

中国航发商用航空发动机有限责任公司开展了民用大涵道比涡扇发动机核心技术——多级轴流高负荷高效率压气机的攻关研究，实现了总压比20以上，等熵效率0.85以上且具有较高裕度的性能，与现役最先进的窄体客机动力LEAP发动机压气机性能水平相当，实现了国内在民用大涵道比涡扇发动机多级高负荷压气机领域零的突破。多级轴流压气机通道内存在逆压梯度，气流易分离，级间匹配难度大，尤其在十级总压比20以上的压气机设计领域。国际上美国GE公司、英国罗罗公司多级压气机设计处于国际领先的位置，国内基于军用发动机压气机的需求，开展了一系列的研究，也取得了不少的成绩，建立了军用发动机压气机的设计体系，形成了多个型号方案。中国航发商发从2009年成立之初，即着手开展多级高负荷高效率的高压压气机设计，从CFD分析、叶栅试验、低速模拟试验、部件试验、核心机/整机试验一步一步建立起设计验证体系和平台。经过十多年的攻关研究，该技术成果初步建立了民用大涵道比涡扇发动机压气机设计体系和验证平台，涵盖气动、结构、强度分析、测试、试验、性能评价等领域，培养了一个近百人的民用航空压气机设计与试验团队。

该技术在民用大涵道比涡扇发动机多级高负荷高效率高压压气机领域实现了零的突破，采用先进的流道布局和级间参数匹配技术，实现了高负荷高裕度的性能指标；采用自由中弧线及任意厚度分布的叶片造型技术实现了高效率高负荷宽攻角容限的叶型设计；采用高精度高可靠的可调叶片调节机构设计技术，保证了全转速范围内多级压气机可靠稳定工作；高精度叶尖间隙设计技术，保证了压气机运转过程中安全可靠，性能稳定；高温高压高转速环境下压气机测试技术和试验平台，集安全监控与性能参数获取为一体，动应力测点存活率提升一倍，高精度判喘和退喘设备，先进的磨合试验流程体系，测试技术和试验能力达到国际先进水平。

本技术可以应用在民用大涵道比涡扇发动机（单通道载体客机动力）研制中，可以通过技术衍生应用在支线或宽体客机动力中；进一步，通过改型或相似转换，应用在军机动力领域、地面燃气轮机、舰船用燃气轮机领域。

本项目成果形成了一支近百人的设计与验证团队，涵盖商发公司多个部门和团队，团队主要成员包括：

曹传军，研究员，负责人，完成设计与验证，项目进展和技术管控

吴志青，研究员，结构专业，完成结构设计与验证，结构设计与技术管控

翟志龙，高工，气动专业，完成气动设计与验证，气动设计与技术管控

陆晓锋，高工，结构专业，完成结构设计与验证，结构设计与技术管控况

成玉，高工，强度专业，完成强度分析与验证，强度分析与技术管控

王 文，高工，强度专业，完成强度分析与验证，强度分析与技术管控

潘泽宇，高工，装配专业，完成装配和检查，装配管控

徐 琛，高工，测试专业，完成测试布线和检查，测试管控

孙震宇，高工，试验专业，完成试验和检查，试验管控

本项目实现了多级高负荷高效率压气机技术领域的重大突破，为国产大型客机动力的研制奠定基础。基于本研究成果首次建立并验证了先进民用大涵道比涡扇发动机高压压气机研发技术和体系，获得了大量设计、制造及试验数据，积累了宝贵经验，形成多级、高负荷、高效率先进压气机自主研发能力，培养和锻炼了一支集技术研究、工程设计、试制与装配、测量与试验等全环节的人才队伍。研发体系、经验和数据可以用于实现其他先进压气机，实现技术转化以及产业化。

大型客机市场非常广阔，而目前配装大型客机的民用大涵道比涡扇发动机领域一直被国际三大发动机公司（GE、RR、PW）垄断。本项目突破了民用大涵道比涡扇发动机核心部件——多级轴流压气机的技术瓶颈，填补国内该技术领域的短板，为发动机整机研究提供了经验证的压气机技术及全尺寸验证平台，为实现发动机先进性能要求奠定了关键基础。

本项目经过10多年的攻关研究，通过元件级、零组件级、部件级、核心机和整机级的验证，研制折合逾十台部件，加工与试验总成本投入超4亿元人民币。本项目的成功标志着在先进民用大涵道比涡扇发动机压气机技术领域取得重大突破，表明我国已经形成自主研发先进多级高负荷高效率压气机的能力。积累的经验及建立的体系，能够支撑国家先进水平核心机、整机研发。本项目技术成果为两机专项中国产客机动力的研发作出了重要贡献。依托该项目突破的各项技术和方法，后续可通过改型（缩放或加减级）研发新的压气机，应用于两机领域中，具有较大的经济、军事和社会效益。同时本项目带动了航空发动机相关产业链发展，培养和锻炼了一批民营航空发动机零部件加工、制造企业，引导开展加工制造的关键技术攻关，促进了民营加工制造技术能力的提升。

本技术可通过委托开发，合作开发，技术咨询，技术服务等方式开展合作交流，在军机动力、民机动力、地面燃机、舰船动力、分布式能源、民用地热设备等领域进行成果转化。