新一代航空发动机新结构设计及其对新材料与新工艺需求分析

doi:10.7527/S1000-6893.2025.31793

Abstract

Abstract:

With the continuous evolution of aircraft engine technology， the synergistic development of structural design， materials， and manufacturing processes has provided crucial support for enhancing aircraft engine performance. Each generation of aircraft engines corresponds to a new generation of structural design methods， materials， and manufacturing techniques. Particularly in recent years， driven by increasingly complex and diversified engine requirements， new structures， materials， and manufacturing processes have demonstrated a trend of cross-generational innovative development. We systematically compare the characteristics of structural design， material applications， and manufacturing processes across different generations of military turbofan engines， revealing three core technological innovation directions for next-generation aircraft engines. In structural design， focusing on high-efficiency integrated design， lightweight high-propulsion-efficiency design， and long-life high-reliability structural design， we provide in-depth analysis of breakthrough technologies including hollow lattice structures， topology optimization， micro-nano bionic designs， multifunctional structures integrating high-temperature resistance/stealth/wave-transparent capabilities， and morphing structures. In material innovation， we establishe material systems encompassing ultra-high-temperature structural materials， lightweight high-strength composites， stealth materials， and intelligent metamaterials， with particular emphasis on analyzing the performance requirements and application prospects of these advanced materials in extreme service environments. In manufacturing technology， we examine the revolutionary impacts of advanced techniques such as laser processing， additive manufacturing， micro-nano manufacturing， and intelligent manufacturing on the forming and quality control of complex components， thereby constructing a next-generation aircraft engine manufacturing technology framework. We aim to provide forward-looking references and guidance for the future development of aircraft engine technology.

Key words: aircraft engines, new structures, new materials, new manufacturing processes, cross-generational innovation

CLC Number:

V211

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Figures/Tables 16

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应用年代	1960—1980年	1980—2000年	2000—2020年	2020—2050年
使用温度/℃	300~500	500~600	600~800	≥800
国外典型牌号	Ti6Al4V、IMI550、BT3-1	IMI834、Ti1100、BT36	Ti₂AlNb、TiAl
中国典型牌号	TC4、TC11	Ti60、Ti600	Ti65、Ti150、Ti750
材料类别	高强钛合金	高温钛合金	金属间化合物	钛基复材或新型金属间化合物

Analysis of new structural designs and requirements for new materials and manufacturing processes in next generation aircraft engines

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