大工青年團隊攻克航發渦輪盤冷卻難題 研發多介質射流控冷技術達國際領先

2025-07-12 15:17:17 來源:
        【每日科技網】
大工青年團隊攻克航發渦輪盤冷卻難題 研發多介質射流控冷技術達國際領先
  大連理工大學機械工程學院青年學生團隊瞄準新一代戰鬥機發動機熱力處理難題,曆經3年技術攻關,成功研發出多介質高速射流分區可控的快速冷卻技術,為航空發動機核心部件——高溫合金渦輪盤的制造提供了關鍵解決方案,填補了我國在該領域的技術短闆。
  高溫合金渦輪盤作為航空發動機熱端核心部件,不僅是單體質量最大的零件之一,更直接決定發動機的推重比與使用壽命,其性能要求之高、制造難度之大堪稱航空制造領域的“珠穆朗瑪峰”。長期以來,我國在渦輪盤熱處理中主要采用“被動受冷”式油淬工藝,存在兩大核心局限:一是無法對渦輪盤不同區域實施梯度冷卻與組織調控,難以滿足複雜工況下的性能需求;二是油淬過程中産生明火與大量油煙,不僅污染環境,更給操作人員帶來極大安全隐患,作業環境極為惡劣。
  針對這一“卡脖子”難題,大連理工大學“因材施熱”團隊曆經數百次試驗疊代,創新提出“高速多介質射流+分區控冷”技術方案。該技術通過将微量冷卻水注入空氣射流,形成高速均勻的微細噴霧,巧妙融合液體強冷卻能力與氣體高沖擊力的雙重優勢,顯著提升冷卻速率,确保渦輪盤芯部實現深度冷卻;同時,團隊建立高速噴霧射流的計算機仿真模型,通過優化噴嘴布局與射流參數,實現對盤件不同區域的精準控溫,讓分區冷卻速率“可控可調”;更開發動态仿真系統,實時預測冷卻過程中的溫度變化與組織演變,确保梯度組織“精準可控”。
  實驗數據顯示,在1200℃極高溫冷卻場景中,該技術實現盤形件最高冷卻速率達每分鐘673℃,較國際現有技術,冷卻速率提升3.75倍,控制範圍擴大5倍以上,晶粒尺寸調控範圍拓展4倍多,冷卻速率與組織控制精度均達到國際領先水平。
  “當前技術已滿足新一代航空發動機渦輪盤的性能需求,下一步我們将深化原理研究,加速成果轉化與産業應用。”團隊相關負責人史津赫表示,這項技術不僅為我國航空發動機核心部件制造提供了自主可控的解決方案,更有望推動高端裝備熱加工領域的技術革新,為航空航天等關鍵領域的自主創新注入青春動能。

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