在制造发动机的整个过程中,要对零部件和装配件的尺寸精度、工艺可靠性和零部件质量进行检验。尺寸检查有许多不同的方法。一种方法是使用坐标测量机(CMM),它将检查零件的关键特征,并将其与设计尺寸进行比较。另一种方法是在零件的整个表面涂上荧光**。当**渗入任何裂缝或痕迹后,多余的部分就被去除。使用紫外线将会显示任何可能导致发动机过早故障的表面缺陷。
所有旋转组件必须精确平衡,以确保安全延长运行周期。在总装之前,要确保所有旋转部件都是动态平衡的。这个平衡过程很像汽车轮胎的旋转平衡。旋转部件和已安装的发动机核心部分是由计算机对其进行“旋转动量”调整,以确保他们正确旋转。
成品发动机的功能测试分为三个阶段:静态测试、静态运行测试和飞行测试。静态测试检查系统,如电气和冷却,发动机不运行。发动机安装在机架上运行时,都经过了静态运行试验。飞行测试需要在各种不同的条件和环境中对所有系统进行全面的检查,无论之前是否测试过。每台发动机在其使用寿命中都将持续受到监控。
随着对更大、更高效飞机的需求增加,要求改进喷气发动机的愿望与日俱增。如今,喷气发动机设计师花了很多时间来研究如何使发动机性能更好、飞行距离更远、油耗更低、噪音更小。
在商用飞机上使用的大型涡扇发动机设计中,有一个巨大的多叶片前风扇,大大提高了发动机的进气量,而其中一小部分空气流入内部管道,与喷气燃料混合燃烧。材料和设计的改进将使这些发动机能够运行更长时间、消耗更少的燃料。采用碳纤维复合风机叶片是减轻风机重量的主要因素。
通用航空公司正在大力投资叠加制造技术,采用直接金属激光熔炼(DMLM)技术。该技术是使用一种高功率激光将钴铬金属粉末逐层熔炼在一起(三维打印的一种形式)。这使得生产复杂结构部件比直接使用机械制造要省不少材料。美国联邦航空局(FAA)批准的第一个使用这种叠加材料技术制造的部件是LEAP发动机内部传感器的外壳,由CFM(国际发动机公司,通用航空公司和赛峰飞机发动机公司合资的企业)制造。通用航空公司也在为其发动机研发三维打印燃料喷嘴和其他部件。
陶瓷基复合材料(CMCs)是一种相对较新的材料技术,它可以生产与金属一样坚固的部件,但重量更轻,耐热性更强。LEAP发动机的涡轮罩由陶瓷基体中的碳化硅陶瓷纤维制成,并覆盖一层绝热层。通用航空公司也在测试涡轮叶片和其他由陶瓷基复合材料制造的元件。
普惠公司生产了一种齿轮传动涡扇发动机,该发动机使用速比3:1的变速箱,这使得发动机的每个旋转部分都以最佳速度旋转。低压压缩机叶片的转速是风扇的三倍。这种设计提高了发动机的工作效率。
随着这些创新和越来越多的改进,可以想见未来喷气发动机会更轻、更省油、更安静、更容易维护。
(1) 译注:马赫数为飞行器的飞行速度与飞行器前方或附近未受扰动的空气中的音速的比值。