大型飞机是指起飞总重超过150吨的大型运载类飞机，包括军民用大型运输机、150座级的干线客机及由它们派生发展的特种飞机（如预警指挥、空中加油、信息中继、电子对抗等），和部分中远程轰炸机。目前具有大型飞机研制能力的有美国、欧洲和俄罗斯，其中美国的波音公司和欧洲的空客公司占据了大型民用飞机的市场。这些不同系列和不同功用的军用和民用大飞机，大部分选用大涵道比涡扇发动机作为动力。目前国际上能够自主研制和生产大型军用和民用航空发动机的公司主要为美国的GE和PW公司、英国的R·R公司，以及这些公司投资和参与的CFMI、和IAE等少数几家公司。
    大涵道比涡扇发动机的对高安全可靠性、长寿命、节能环保、良好的维修维护性能等方面的要求是对一个国家制造技术能力的挑战，也是一个国家保持竞争力和技术垄断优势的核心技术。本文结合国际上先进大飞机发动机的结构特点，对其主要单元体所采用的制造技术进行综合阐述。
　　
    1 大涵道比发动机的结构特点简析
    大飞机发动机多为大涵道比涡扇发动机，其在结构上具有大涵道比、零件整体化、轻量化等特点，并尽可能多地采用复合材料、钛合金、单晶合金等耐高温轻质材料。与军用小涵道比涡扇发动机相比，大涵道比涡扇发动机具有风扇、中介机匣、低压涡轮和涡轮后承力机匣等部件结构尺寸及重量大的特点。典型的大涵道比涡扇发动机，除高压压气机、燃烧室、高压涡轮组成的核心机外，都设计有流量和尺寸很大的单级轴流式风扇和多级增压级，共同由多级低压涡轮驱动（在三转子发动机中，增压级被中压压气机替代，并单独由中压涡轮驱动）；内、外涵的气流由共同或单独的喷管（通常为不可调的收敛喷管）喷出并产生推力。
    相对于军用小涵道比涡扇发动机，大飞机发动机各单元体中的关键构件更强调安全性、可靠性和使用寿命，并需要考虑全寿命周期内的制造成本，从而对关键构件的制造技术提出了更高的要求。结合大飞机发动机各单元体中关键结构件的特点，参照国际上各家大涵道比发动机制造商在制造技术方面取得的成果和后续的发展，对这些结构件所采取的关键制造技术简述如下。
　　
    2 风扇和压气机单元体的重要部件关键制造技术
    大涵道比涡扇发动机相对于小涵道比涡扇发动机，在外形尺寸、结构形式等方面均有显著的区别，其中最为典型的单元体即风扇单元体和压气机单元体，本文重点阐述这两种单元体中重要构件的关键制造技术。
　　
    2.1 风扇构件关键制造技术
    风扇单元体中的关键构件为大型宽弦空心风扇叶片和风扇机匣包容环，这些是相对于小涵道比军用涡扇发动机而言，最具有大涵道比涡扇发动机特点的结构件，最大风扇转子直径已达3242mm，风扇叶尖速度已达457m/s。大型宽弦空心风扇叶片目前主要由钛合金材料制成，具有叶身长、叶弦宽、扭转角大、空心、无凸台等特点，并需达到气动性能先进、抗振能力较强、质量较轻、加工成本较低等要求，该类风扇叶片的制造技术成为了大飞机发动机制造中的主要技术难点。风扇机匣包容环为铝制机匣外缠绕的一种或多种复合材料环带，主要作用为防止断裂的叶片对飞机造成损害，其特点为重量轻、强度高、包容性好。
    大型钛合金风扇宽弦空心叶片制造技术
    作为大飞机发动机的标志性构件，钛合金宽弦空心风扇叶片的制造技术极为关键，一直是各大航空发动机制造厂商研究和发展的重点，目前已从采用活性扩散焊工艺的蜂窝内芯结构的第一代发展为以超塑成形/扩散连接为关键技术的钛合金整体空心结构的第二代，典型的工艺方法是将钛合金毛坯切削加工成两个半叶片，再用真空扩散工艺连接成一个整体空心平板叶身，然后在真空炉内通过蠕变、弯扭初步成形，最后经超塑成形加工成最终叶型，相同的工艺还用来制造风扇出口导向叶片（OGV）。
    目前R·R、PW两家公司在绝大部分大涵道比涡扇发动机中均采用了大型钛合金风扇宽弦空心叶片。R·R公司的第二代空心风扇叶片成功应用于Trent系列发动机。其内部结构强度更高，从而降低了叶片重量和制造成本，并为机匣和风扇盘减重提供了空间。
    GE公司采用了完全不同的技术途径，GE90以及正在研发的Leap-x发动机均采用了复合材料制造风扇叶片，并在叶片前缘采用了钛合金包边以提高叶片的耐冲刷性能。
    风扇机匣包容环制造技术
    风扇机匣对叶片断裂后的包容能力严重影响飞行安全，大涵道比涡扇发动机风扇叶片尺寸和重量大，需要特别注意包容性设计。在保证相同包容性能的条件下，尽量采用复合材料包容环，以减轻机匣重量。
    GE公司CF6-80C2发动机较早地采用了复合材料包容环。它是在铝制机匣上围有一圈铝制的蜂窝层，然后包了65层芳胺布形成厚轮缘，在芳酰胺轮缘外，再包一层芳酰胺树脂的保护芳酰胺层。GE90发动机包容环仍采用CF6-80C2的结构，即在铝制机匣上缠绕多层凯芙拉编织条带，与以前的设计相比，重量可减轻50%。PW公司的PW4084发动机和R·R公司的遄达800及后续该系列发动机也采用凯芙拉包容环，即在铝合金机匣上铣出许多纵横交错的深槽，在这种称为“等格栅铝环”上缠上多层由凯芙拉织成的条带，然后用环氧树脂包住，形成重量轻、厚度大、韧性好的包容环。
　　 
    2.2压气机关键制造技术
    压气机单元体中的主要构件为叶片、整体叶盘和薄壁机匣。低压压气机的叶片和整体叶盘主要由钛合金制成，高压压气机和整体叶盘主要由高温合金制成，薄壁机匣由高强阻燃钛合金制成，在此主要介绍下述关键制造技术。
    整体叶盘制造技术
    整体叶盘结构是将叶片和轮盘设计成整体结构，省去传统连接中的榫头等结构，该结构的采用使发动机结构简化，重量减轻、零件数减少，并且避免了榫头气流损失，提高了发动机的推重比和可靠性。传统的加工方法是采用机械加工将整体毛坯直接加工出整体叶盘，这种加工方法的材料利用率低、加工周期长，不仅成本高，而且由于盘、片的材料相同，整体叶盘的减重优势不能完全发挥出来。
    为了避免整体毛坯的缺点，各发动机制造商均投入了很大力量来研发采用焊接技术为主导工艺的整体叶盘加工技术以及提高加工效率的电加工技术，已经开发成功并应用的技术主要包括线性摩擦焊接、电子束焊接以及热锻接技术，采用电解或电火花进行毛坯料粗加工或中加工，再用数控加工将整体叶盘加工至最终尺寸的方法缩短加工周期一半以上。
    线性摩擦焊接（LFW）法属于固态连接技术，工件焊接处的高温是通过两配合面间的相互高频振动产生的，焊接处的材料并未熔化，不会出现一般焊接中易发生的脱焊现象，也看不出焊缝，且其强度优于母材，并可将两种不同材料的叶片与轮盘焊接在一起，以达到减重和提高性能的效果。
    另外一种加工整体叶盘的技术途径是先将单个叶片用电子束焊接成叶片环，再用电子束焊接技术将锻造的轮盘辐板与叶片环焊接成整体叶盘结构。
    薄壁机匣制造技术
    高强阻燃钛合金压气机薄壁机匣由于结构复杂、加工中易变形等特点，目前通常采用先用电解技术去除余量，再用数控铣削技术加工至要求尺寸的方法进行加工。
　　
    3 其他单元体重要构件的关键制造技术
    大涵道比涡扇发动机中的其他单元体的重要构件，尽管在结构和特点上相对风扇和压气机单元体，较易借鉴军用小涵道比涡扇发动机的研究经验，但仍需进行深入的针对性研究才能突破关键制造技术，其中在某些重要件的研制中有时还需进行新材料研制。限于篇幅，对这些单元体中重要构件的关键制造技术仅进行简要的说明。
　　
    3.1 燃烧室关键制造技术
    燃烧室单元体中的主要构件为高温合金浮动壁燃烧室和雾化喷嘴。
    浮动壁燃烧室制造技术
    浮动壁燃烧室是在火焰筒筒体上连接涂有碳化硅陶瓷基复合材料涂层的多孔层板结构的浮动瓦片，并采用冲击气膜冷却技术，可以减少气膜冷却所需的空气量，降低NOX的排放量。采用钎焊方式将由电解或化学加工的薄片连接成整体的浮动瓦片，再进行耐热涂层的制备，从而制成的多孔层板浮动壁，能够达到更好的冷却效果。而燃烧室火焰筒上大量的冲击气膜孔则根据不同的深径比，由电火花和激光技术进行制备。
    雾化喷嘴制造技术
    雾化喷嘴采用气动的方式，使燃料在很短的时间内充分雾化并完全燃烧，可以降低燃烧室污染物的排放量，也是减排措施中的重要组成部分。高温合金雾化喷嘴在制造过程中主要需要解决精密微小喷油口的加工问题，目前主要通过微细电火花、微细电化学和聚焦等离子等加工技术实现。
　　
    3.2 涡轮关键制造技术
    涡轮单元体中的主要结构件为单晶高温合金复合冷却空心涡轮叶片、高温合金粉末涡轮盘和金属间化合物多联整体涡轮导向叶片，其共同的特点为高温性能好、疲劳强度高。
    涡轮叶片制造技术
    单晶高温合金复合冷却空心涡轮叶片是发动机中工况最为恶劣，热载荷最大，最易产生影响发动机安全的故障的构件，在此方面，需要综合运用多项制造技术，才能满足大飞机发动机的使用要求。主要包括的技术有单晶高温合金涡轮叶片的精铸技术、保持组织稳定匀化的热处理技术、表面耐高温涂层的制备技术、气膜冷却孔的优质加工技术、端盖的无相变钎焊技术等。
    粉末涡轮盘制造技术
    高温合金粉末涡轮盘，也是重要的高温部件，其使用工况与涡轮叶片相同，因此对其性能和寿命的要求更高，要求具有高屈服强度、良好的疲劳性能和高温性能，并具有良好的热成型性能，使其能与单晶高温合金涡轮叶片共同组成不同部位具有不同性能的双合金整体涡轮叶盘。目前该构件制造时主要包括快速凝固粉末冶金制坯技术、成型时的高效复合数控加工技术、与涡轮叶片连接的热锻接技术等多项关键制造技术。
    金属间化合物多联整体涡轮导向叶片制造技术
    利用金属间化合物制成的多联整体涡轮导向叶片是降低制造成本，提高涡轮热力学性能的一种新结构。该构件所涉及的关键制造技术主要涉及金属间化合物多联整体涡轮导向叶片精密铸造技术和金属间化合物匀质稳定热处理技术等。
　　
    3.3 喷口关键制造技术
    喷口单元体中的主要构件为炭炭及炭陶复合材料调节片和密封片，以及高温钛合金筒体。
    炭炭及炭陶复合材料调节片和密封片具有耐高温和热稳定性好的特点，其相关的关键制造技术主要为炭炭及炭陶复合材料的坯料制备、数控加工与特种加工成型等技术。喷口的钛合金筒体由高温钛合金制成，即可满足使用环境的要求，又可以起到减重的作用，相关的关键制造技术主要为钛合金筒体的热成型技术和特征结构的精密制备技术。
　　
    3.4 附件系统关键制造技术
    附件系统单元体中的主要构件为高强钢大功率传动齿轮和高DN值轴承，以及相应的密封结构。
    高强钢大功率传动齿轮根据使用的部位，具有不同的结构特征，其特点为强度高、耐磨性好。所涉及的制造技术主要包括齿形的精密插齿技术、齿面耐磨涂层的制备技术等。高DN值轴承通常由特种合金钢、陶瓷、陶瓷增强金属基复合材料制成，是传动系统良好运行的关键构件。根据材料和用途的不同，其制造技术涉及的范围和种类众多，主要涉及轴承结构的特种加工和精密磨削技术，以及相应的装配和检测技术等。密封结构也是附件系统中的重要环节，对保证发动机热力学实施效果有着重要的作用，目前采用的密封结构包括了篦齿封严、刷丝封严、指尖封严等多种形式，其制造技术多与钎焊技术、装配技术和涂层制备技术相关。
　　
    4 小结
    上述的各单元体主要构件的关键制造技术仅是大飞机发动机制造技术中的一部分，从这些关键制造技术中看出，除了大型宽弦空心风扇叶片、复合材料包容环等与军用小涵道比涡扇发动机有显著区别的大涵道比涡扇发动机特有结构外，其他多种结构的制造技术均与军用小涵道比涡扇发动机类似结构的制造技术有相当多的联系。
    在国外大飞机发动机的发展历程中，制造技术发挥着关键的作用，影响着发动机的性能、研制周期、成本。因此在我国的大飞机发动机研制中，应该加强基础研究和预先研究，超前发展制造技术，迅速提高各种先进制造技术的成熟度，为发动机产品的发展提供必要的条件，降低型号发展的技术风险。重点突破研制大型发动机特有的、军用发动机所不具备的关键结构制造技术，如大型风扇宽弦空心叶片、包容环等。同时，积极开展制造技术工程化方面的研究，保证发动机生产的稳定、高效和低成本。尽管我国在大飞机发动机研制的各方面的基础都较为薄弱，但在借鉴和利用在军用发动机上已有的研究成果和技术积累的基础上，通过进一步有针对性的深入研究，我国完全能够掌握大飞机关键制造技术。