（3）預冷系統(tǒng)（Pre-cooling System）。預冷系統(tǒng)是在常規(guī)渦輪發(fā)動機的壓氣機前部加裝預冷換熱器，冷卻進氣道中的氣流，使氣流溫度下降，擴展渦輪發(fā)動機的可工作范圍（圖4）。航空發(fā)動機換熱器的設計有如下基本要求：首先要保證發(fā)動機的正常工作，其次是本身的良好運轉，在此基礎上要追求尺寸小、質量輕以及高可靠性，并以最優(yōu)化的方式來實現(xiàn)動力傳動整體結構和性能要求。因此，在換熱器設計中，應從結構、能耗、可靠性、運行以及工藝等方面進行要求：



1）換熱器結構緊湊、尺寸小、重量輕；2）在所有可能出現(xiàn)的負荷及外部條件下，換熱器都能可靠地工作并達到發(fā)動機工作要求；3）滿足發(fā)動機工作環(huán)境下的強度和可靠性要求；4)換熱器在系統(tǒng)中布置合理，便于安裝、拆卸和監(jiān)測。


簡單來說，就是輕質、高效、高可靠性、耐高溫高壓的換熱器設計技術。輕質與高效、高可靠性與耐高溫高壓從設計本身的角度來說是矛盾的，這樣的設計要求使3D 打印技術在航空發(fā)動機用換熱器的設計制造中得到應用。


首先，3D 打印使鈦等耐腐蝕、輕質的材料在換熱器的加工上成為可能；其次，復雜結構的實現(xiàn)使高效換熱器得以加工；最后，一次成形技術解決了傳統(tǒng)焊接技術造成的低可靠性問題。可見，3D 打印技術使輕質、高效、高可靠性、耐高溫高壓的換熱器設計生產成為可能，為各種換熱器在航空發(fā)動機上的大規(guī)模應用提供了技術保障。

設計實例




按照航空發(fā)動機用換熱器的設計要求，完成了空氣- 空氣換熱器（圖5）和空氣- 燃油換熱器（圖6）的設計，并應用3D 打印技術加工了樣件。以上應用3D 打印技術制造的換熱器模型，獲得了傳統(tǒng)方法不能得到的復雜結構，簡化了加工工藝，并減少了過多接口引起的重量和尺寸偏差，可見3D 打印技術在航

空發(fā)動機上的應用前景非常廣闊。



供稿：航空制造網