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直升机发动机压气机叶片抗冲蚀涂层研究现状

直升机,压气机叶片,抗冲蚀涂层

直升机在沙漠、沙滩、高原等野外简易场地进行起降时，涡轴发动机往往会吸入由风或直升机旋翼、尾迹扬起的沙尘，沙尘进入后使压气机叶片磨损、卷曲，导致发动机性能下降，严重影响直升机运行安全。据相关资料报道：美军T58涡轴发动机压气机叶片的设计寿命从普通环境中的3000小时下降到沙尘环境的100小时。阿富汗战争中，俄军米-17直升机在沙尘环境中执行任务时，发生了多起叶片断裂故障，导致发动机使用寿命大幅缩短。

为保证直升机在服役期安全可靠运行，美、俄、英、德等国家针对沙尘损伤涡轴发动机压气机叶片，提出采用涂层提高叶片抗冲蚀性能。抗冲蚀涂层经历了二元到多元、单层到多层的发展，最近几年研究人员主要聚焦于多元涂层和复合涂层，多元涂层是在二元涂层的基础上，通过添加Cr、Al、Zr、C等元素所形成的，主要有TiAlN、TiAlSiN、TiSiCN、CrTiAlN等；复合涂层是通过改变涂层靶材结构、层数、调制比、厚度等所形成的，主要有TiAl/TiAlN、Ti/TiN/TiAlN、CrAlTiN/AlTiN等。涂层制备主要使用物理气相沉积技术（PVD），该技术制备的涂层具有结合强度高、沉积温度低、涂层制备材料丰富以及镀层多层化等特点，已广泛应用于压气机叶片表面涂层制备。国外已将TiN和TiAlN涂层成功应用于T58、T64等几十个型号的发动机中，并在实战中得到了检验，我国在涂层应用方面暂未看到公开发表的报道。

抗冲蚀涂层可显著提高涡轴发动机使用寿命、可靠性和安全性，对推动先进直升机发展和提高国防能力具有重大战略意义。目前，国外抗冲蚀涂层正在朝着材料体系不断创新、性能更优越、考核体系更加完善的方向发展，而我国在抗冲蚀涂层领域存在机理研究不深入、系统性不强等问题，还需开展大量的应用研究和验证工作。