據Composites World 網站2015年7月31日報道，隨著民用航空業對提高燃油效率的不斷追求，GE航空預計在今后十年CMC的應用將增長十倍，主要原因是CMC不像金屬那樣在熱端部件工作時需要氣冷，從而提高發動機推力和效率。GE公司的第一個進入服役的CMC零件是LEAP發動機第一級高壓壓氣機罩。該零件采用SiC/SiC材料，使用GE公司特有的CMC制造工藝在美國阿什維爾工廠生產。該工廠還制造GE9X發動機內外燃燒室襯套和第一及第二級噴嘴。

 

    這些零件不僅減少氣冷需求，而且改進了耐久性。阿什維爾工廠制造完成的零件將轉入先進陶瓷涂層廠（該廠由意大利表面處理專業公司Turbocoating運營）噴涂GE專用EBC涂層防止零件表面侵蝕。預計第一個零件于今年末交付。今年2月，GE公司在F414發動機上成功試驗了CMC旋轉零件。公司還計劃探索CMC在直升機發動機和在燃氣輪機和電力壓氣機上的應用。
 

航空發動機
 

    羅羅公司2013年在Trent 1000試驗發動機以及環境友好發動機（EFE）項目中研究試驗了SiC/SiC高壓渦輪葉片，然后又進行了SiC/SiC外罩部件試驗。葉片試驗顯示可減少重量50%。羅羅公司的先進和超風扇發動機計劃將實現更高的壓比，這意味著零件運行在更高溫度下且增加NOx排放量，通過增加CMC的使用范圍可以緩解這些問題。公司明確表示將在靜態零件中使用CMC材料，如噴嘴，高壓渦輪零件。

 

    普惠公司認為CMC用于靜態零件不足以顯示其價值，因此公司未來將集中精力研究CMC在旋轉渦輪葉片和燃燒室中的應用。2010年普惠加拿大公司在PW200系列旋翼飛機發動機上測試了CMC燃燒室件，相對于金屬零件在大功率下實現NOx排放量減少30%，小功率下CO減少20%的目標。該專利申請號為US 2014/0311152 A1，專利描述了CMC環形燃燒室的組成。雖然該燃燒室工作在最高溫度下，但不需要冷卻空氣，因而不需要成形后進行復雜的冷卻孔加工。2015年，公司展示了Ox/Ox材料制成的燃燒室模壓件的熱應力計算分析結果。它分析了平面和曲面板件以及360°環形件，以及它們潛在的問題，如在溫度轉變時邊緣處分層、在溫度相對低處的拉伸斷裂以及伴隨纖維彎折在熱端和邊緣形成的壓力損傷。但是，研究表明增加絕緣層可減少應力。
 

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    賽峰公司的子公司Herakles，已經開展了一系列CMC零件研究，目的是應用于2020-2030年下一代LEAP和賽峰設計的新型發動機上。2015年6月16日公司宣布它研制的第一個CMC零件——SiC尾噴管在民用噴氣機上首飛。該零件與CFM56試驗發動機的渦輪框后法蘭相連接，與短艙有一個接合面，由中心體和一復雜的葉狀混合器組成。混合器將發動機排出的熱氣和涵道的冷氣進行最優混合，提高發動機排氣系統輸出量和效率。該零件長1625mm，直徑為655mm，重24.5kg。2015年4月22日該零件獲得歐洲航空安全局（EASA）認證可在民用飛機上使用。此外，公司還完成了其它新型民用航空發動機應用的驗證，如原型CMC混合器在CFM56-5C發動機上進行地面試驗，在空客直升機上進行了飛行試驗；CMC后緣整流罩在A380發動機掛架上進行了飛行試驗；CMC低壓渦輪葉片在CFM56上進行了地面試驗。

 

    NASA主要開展成熟的CMC應用研究，包括SiC/SiC燃燒室襯套、SiC/SiC高壓渦輪導向葉片，以及Ox/Ox尾噴管在其環境可靠航空項目（ERA）中的應用。這個6年期項目的第二階段，隨著2015年各項技術集成技術驗證要達到技術成熟度6級水平而達到頂峰。應用于燃燒室和導向葉片的先進環境保護涂層（EBC）正在開發中，目標是表面耐溫達到1482°C，同時尾噴管服役溫度目標是816°C。

 

    2014年夏，波音借助于CLEEN項目成功進行了Ox/Ox尾噴管地面和飛行試驗。結果顯示CMC相比鎳具有更好的熱性能，在816°C時噪聲性能與金屬相當或稍好。波音公司計劃進一步優化設計，2015年將與羅羅公司、Orbital ATK公司、Albany 工程復合材料公司等合作將技術成熟度提高到7。與波音一起開發CLEEN噴嘴的CMC基體的AEC公司，還開展了CMC和3D編織復合材料組合技術能力研究，進一步改進零件韌性。 2014年，Composites Horizons公司在獲得GE公司Passport 20發動機（龐巴迪7000和8000超遠程商務機）噴嘴零件合同后，新增加了一個3,252m2的CMC專業廠，并引進新的熱壓罐、燒結爐和CNC設備。

責任編輯：李玲珊

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