【据美国复合材料世界网站2024年5月10日报道】德国航空航天中心（DLR）最近在航空发动机领域取得了突破性进展，成功测试了一种新型的SiC/SiC陶瓷基复合材料（CMC）涡轮叶片。这些叶片专为齿轮传动涡轮风扇发动机设计，旨在提升发动机的效率，同时减轻重量并减少冷却需求，为航空业带来了革命性的变化。

这一成就归功于3DCeraTurb项目，该项目自2021年起至2024年，专注于采用SiC/SiC CMC材料设计和制造涡轮叶片。项目的目标是减轻叶片重量，降低冷却需求，减少航空排放，并构建了一个完整的工艺链，涵盖了设计、制造、涂层、风洞测试和损伤评估等环节。

项目团队在制造技术上取得了重大创新，他们首次将液体硅浸渗（LSI）工艺从平板扩展到更复杂的几何形状，成功制造了三个SiC/SiC涡轮叶片。在制造过程中，团队面临了将干布层放入石墨模具并应用化学气相浸渗（CVI）纤维涂层的挑战。此外，他们还成功地将圆柱形冷却孔无损伤地集成到了CMC叶片的后缘。

为了提高CMC零件的整体建模和寿命预测的准确性，团队将制造工艺信息和数据整合到多尺度模拟中，考虑了制造过程中的影响。他们还利用相场方法，全面考虑了整个运行周期内损伤的启动和演变。项目产生的数据的可追溯性和一致性将通过一个可信的数据来源系统来确保，这是实现涵盖航空动力学、结构力学和可制造性细节的自动化工艺链的关键部分。

在性能评估方面，这些CMC叶片已在德国航空航天中心的推进技术研究所风洞中进行了试验。结果证实，由SiC/SiC CMC制成的新型耐热进口导向叶片非常适合齿轮传动涡轮风扇发动机。由于纤维增强陶瓷的低密度特性，这些部件的重量得以减轻，从而提高了发动机的推重比。更重要的是，CMC材料的高温抗性使得这些涡轮叶片能够在高达1315℃的温度下工作，而无需额外的冷却剂，这在航空发动机的设计和性能提升上具有重大意义。