（3）預(yù)冷系統(tǒng)（Pre-cooling System）。預(yù)冷系統(tǒng)是在常規(guī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)前部加裝預(yù)冷換熱器，冷卻進(jìn)氣道中的氣流，使氣流溫度下降，擴(kuò)展渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的可工作范圍（圖4）。航空發(fā)動(dòng)機(jī)換熱器的設(shè)計(jì)有如下基本要求：首先要保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作，其次是本身的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，在此基礎(chǔ)上要追求尺寸小、質(zhì)量輕以及高可靠性，并以最優(yōu)化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)整體結(jié)構(gòu)和性能要求。因此，在換熱器設(shè)計(jì)中，應(yīng)從結(jié)構(gòu)、能耗、可靠性、運(yùn)行以及工藝等方面進(jìn)行要求：



1）換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕；2）在所有可能出現(xiàn)的負(fù)荷及外部條件下，換熱器都能可靠地工作并達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)工作要求；3）滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境下的強(qiáng)度和可靠性要求；4)換熱器在系統(tǒng)中布置合理，便于安裝、拆卸和監(jiān)測(cè)。


簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是輕質(zhì)、高效、高可靠性、耐高溫高壓的換熱器設(shè)計(jì)技術(shù)。輕質(zhì)與高效、高可靠性與耐高溫高壓從設(shè)計(jì)本身的角度來(lái)說(shuō)是矛盾的，這樣的設(shè)計(jì)要求使3D 打印技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)用換熱器的設(shè)計(jì)制造中得到應(yīng)用。


首先，3D 打印使鈦等耐腐蝕、輕質(zhì)的材料在換熱器的加工上成為可能；其次，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)使高效換熱器得以加工；最后，一次成形技術(shù)解決了傳統(tǒng)焊接技術(shù)造成的低可靠性問(wèn)題。可見(jiàn)，3D 打印技術(shù)使輕質(zhì)、高效、高可靠性、耐高溫高壓的換熱器設(shè)計(jì)生產(chǎn)成為可能，為各種換熱器在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的大規(guī)模應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

設(shè)計(jì)實(shí)例




按照航空發(fā)動(dòng)機(jī)用換熱器的設(shè)計(jì)要求，完成了空氣- 空氣換熱器（圖5）和空氣- 燃油換熱器（圖6）的設(shè)計(jì)，并應(yīng)用3D 打印技術(shù)加工了樣件。以上應(yīng)用3D 打印技術(shù)制造的換熱器模型，獲得了傳統(tǒng)方法不能得到的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了加工工藝，并減少了過(guò)多接口引起的重量和尺寸偏差，可見(jiàn)3D 打印技術(shù)在航

空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用前景非常廣闊。



供稿：航空制造網(wǎng)