新材料構件制造技術
推重比15~20 一級的航空發動機要求材料具有耐高溫、高強度、高韌性等特性 。高性能發動機已經采用很多種類的新材料和新材料構件，尤其是金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、碳/ 碳復合材料是當前高溫復合材料領域開發和應用研究的熱點。與其同時進行的高溫復合材料構件制造技術正在深入地發展。
1 金屬基復合材料構件制造技術
SiC 長纖維增強Ti 基復合材料（TiMMC）具有比強度高、比剛度高、使用溫度高及疲勞和蠕變性能好的優點。例如德國研制的SCS-6 SiC/IMI834 復合材料的抗拉強度高達2200MPa，剛度達220GPa，而且具有極為優異的熱穩定性，在700℃溫度暴露2000h 后，力學性能不降低。TiMMC 葉環代替壓氣機盤，可使壓氣機的結構質量減輕70%。美國制備的TiMMC 葉環已在P&W 的XTC-65 IHPTET 驗證機上成功地進行了驗證，能夠滿足性能要求。英、法、德也研制了TiMMC 葉環，并成功地進行了臺架試驗。未來發動機的低壓壓氣機葉片和靜子葉片、整體葉環、機匣及渦輪軸將采用金屬基復合材料制造。TiMMC 關鍵制造技術有、纖維涂層法、等離子噴涂法、漿料帶鑄造法、箔- 纖維法。
2 陶瓷基復合材料構件制造技術
推重比15~20 高性能航空發動機的渦輪前溫度將達到2200K 以上，連續纖維增韌陶瓷基復合材料（CMC）耐溫高，密度低，具有類似金屬的斷裂行為，對裂紋不敏感，不發生災難性的損毀，可代替高溫合金作為熱端部件結構材料。CMC 的應用使發動機大幅度減重，節約冷卻氣或無需冷卻，從而確保發動機高推重比的有關性能。美、英、法等發達國家以推重比9~10 發動機（如F119、 EJ200、 F414 等）作為CMC 的驗證平臺，主要驗證的部件有SiC 基CMC 的燃燒室、渦輪外環、火焰穩定器、矢量噴管調節片和密封片，甚至整體燃燒室和整體渦輪等構件。SiC 基CMC 的關鍵制造技術包括纖維預制件的設計和制造、SiC 基體的致密化技術、纖維與基體間界面層和復合材料表面防氧化涂層的設計與制造以及構件的精密加工等。
3 碳/碳復合材料構件制造技術
碳/ 碳復合材料（C/C）的最顯著的優點是耐高溫（1800℃ ~2000℃）和低密度（約1.9g / cm3），可能使發動機大幅度減重 。美、法、俄等研制的C/C 復合材料部件有燃燒室噴嘴、加力燃燒室噴管、渦輪和導向葉片、整體渦輪盤 、 渦輪外環等。美國將整體渦輪盤在1760℃進行了地面超轉試驗。C/C 構件的關鍵制造技術包括碳纖維預制體的設計與制備、C/C 的致密化技術和C/C 防氧化涂層的設計與制造。
C/C 致密化方法有化學氣相浸透法（CVI）和液相浸漬法。液相浸漬法包括樹脂浸漬炭化法和瀝青浸漬炭化法，發展的方向是提高致密化速率，降低制造成本。由于航空發動機用C/C 構件要滿足富氧燃氣環境下長壽命工作的要求，所以必須解決C/C 抗氧化的問題。通過設計和制備防氧化涂層是改善C/C 抗氧化性的主要途徑，也是國際研究的熱點，目前尚未取得突破性進展。由上可見 ， 與現行推重比8 的發動機相比，新材料構件不管在結構設計、制造技術方面 ， 還是在整體質量方面，都有較大突破，因此可確保推重比15~20 等高性能的實現。
航空發動機制造技術新工藝
1 新型結構件精密制坯技術
目前，先進精密毛坯制造技術正在向近凈成形方向發展。先進的精密制坯技術有定向凝固和單晶精鑄制坯、精密鍛造制坯和快速凝固粉末冶金制坯技術。高性能航空發動機采用了大量的新型結構件，由于制坯技術的進步將導致毛坯件發生重大變化。精鑄件、精鍛件、單晶和定向凝固精鑄件以及快速凝固粉末冶金制坯毛坯將取代傳統的大余量毛坯。傳統意義的鍛件將由77% 降至33%，精鑄件由18% 增至44% 以上，粉末冶金件由3% 增至8%，復合材料構件由4% 增至15%。
2 先進的切削技術
切削加工一直是航空發動機關重件的主要制造手段。隨著航空發動機推重比的不斷提高，特別是質量的不斷減輕，發動機制造將越來越多地依賴于高比強度、低密度、高剛度和耐高溫能力強的鈦合金、高溫合金以及金屬基復合材料等新材料，而這些材料都屬于典型的難加工材料。同時發動機關重件往往型面復雜，對加工精度和表面完整性的要求極，因此在新一代航空發動機的切削加工中迫切需要采用新型刀具材料、刀具結構以及高效的工藝方法，同時這種需求也大大推動了具有高剛度、高精度和大驅動功率的專用機床和通用機床的發展。
數控加工技術在航空發動機的制造中主要用于壓氣機及渦輪機的各類機匣、壓氣機盤及渦輪盤、渦輪軸和壓氣機軸等復雜構件的加工。高端數控裝備及技術作為國家戰略性物資，對提高發動機整體制造水平起著舉足輕重的作用，如美國洛克希德· 馬丁公司在研制JSF 聯合攻擊機時，采用五坐標數控加工方法，將約1.5t 的鐵合金鍛鍛錠數控銑削加工成重約99kg 的大型升力風扇整體葉盤，其切除率超過93%。
高效精密切削、變形補償、自適應加工，以及抗疲勞制造等技術的研究和應用在新一代發動機的加工中需求迫切；同時，加工過程的知識積累對于提高加工效率、加工質量和加工的自動化水平非常重要，應圍繞發動機關重件和典型材料的高效數控加工建立相應的切削數據庫。
磨削在先進的切削技術研究中占有重要地位。在磨削加工技術的研究中，為了獲得高加工效率，世界發達國家開始嘗試高速、強力磨削技術，如利用強力磨削可一次磨出渦輪葉片的榫頭齒形。目前，磨削技術的發展趨勢是：發展超硬磨料磨具，研究精密及超精密磨削、高速高效磨削機理并開發其新的磨削加工技術，研制高精度、高剛性的自動化磨床。
3 特種加工技術
以高能束流加工為代表的特種加工技術在難切削材料加工，復雜構件的型腔 、 型面、型孔、微小孔、細微槽及縫的加工中具有顯著優勢，解決了常規加工很難解決的問題。特種加工技術主要包括：激光加工、電子束加工、離子束加工 、等離子加工、電火花加工、電解加工、超聲波加工、磨料流加工、高壓水射流切割等。通過電磁場、溫度場、化學場和力場（包括空間微重力場）等外加因素的綜合應用以及激光、等離子束、微波等多種能量形式的結合，開辟材料加工成形技術創新的廣闊途徑。
4 特種焊接技術
先進焊接連接技術作為確保航空發動機結構完整性不可缺少的手段，其研究 、 開發與應用直接關系到新一代航空發動機的質量、壽命和可靠性。特種焊接技術由于具有可明顯減輕結構重量、降低制造成本、提高結構性能等特點，滿足航空發動機輕質化、長壽命、低成本、高可靠性制造的要求，已成為航空發動機制造中的一項重要技術。
特種焊接技術主要包括：鎢極惰性氣體保護弧焊（GTAW）、活性焊劑焊接技術、自蔓延高溫合成焊接法、等離子弧焊（PAW）、電子束焊（EBW）、激光焊（LBW）、真空釬焊（VB）、擴散焊（DB）、摩擦焊等。近年來，新型纖焊和擴散焊、摩擦焊和高能束流焊接等先進焊接技術在航空發動機制造中的發展和應用越來越廣泛。在歐美已相繼用摩擦焊取代電子束焊用于發動機的粉末冶金等溫鍛造盤- 盤及盤- 軸一體化焊接。摩擦焊接技術在發動機轉子鼓筒、整體葉盤的焊接中得到和應用，并逐漸發展成為航空發動機制造中的一項關鍵技術。
5 熱障涂層技術
先進的高推重比發動機結構中將大量采用以熱障涂層技術為代表的先進熱障涂層技術。涂層技術在航空發動機關鍵零部件的耐磨、高溫防護、隔熱、封嚴以及鈦合金零件的防微動磨損、阻燃等方面起了顯著的作用，應用越來越廣泛 。 先進的涂層方法主要包括：真空等離子噴涂、層流等離子噴涂、超音速火焰噴涂、電子束物理氣相沉積、化學氣相沉積、真空離子濺射涂層等。熱端部件采用熱障涂層以提高結構強度，其中有陶瓷涂層和多層隔熱層。
陶瓷熱障涂層需先在零件表面噴涂MCrALY底層以提高結合強度。多層復合隔熱涂層是在基體金屬表面釬焊一層柔性金屬纖維結構（材料為HFe22.5Cr5.5SiO0.1C），可減少冷卻氣流80%。渦輪工作葉片和導向器的隔熱涂層采用低壓等離子噴涂涂敷，也可以采用電子束物理氣相沉積（EB-PVD）涂敷。發動機冷端部件均采用封嚴涂層、耐磨和防腐蝕涂層。
6 快速原型/零件制造技術
快速原型（Rapid Prototyping，RP）制造技術出現于20 世紀90 年代中期，這種基于“離散- 堆積”原理和增材制造的方法，能夠實現高性能復雜結構金屬零件的無模具、快速、近凈成形，具有高度柔性的制造思想已經被企業界廣泛接受 ,其應用已從最初的設計原型和測試原型制造向最終產品制造的方向發展。
快速原型/ 零件制造技術為航空發動機復雜零件的設計實現實體化提供快速方便的手段，可實現精鑄復雜模具的制造，現在發展到直接快速成形零件，是一種很有發展前景的工藝方法。主要方法有：分層實體制造（LOM）、選擇性激光燒結（SLS）、熔化沉積制造（FDM）、三維立體印刷（SLA）和三維焊接法等。
快速原型制造技術一經出現，就成為先進制造技術和激光加工領域研究的熱點 ，美國軍方對這項技術的發展給予了相當的關注和支持，在其直接支持下 ， 美國率先將這一先進技術實用化，目前，F-22 和F/A-18E/F 上的幾個關鍵零件已經采用了TC4 鈦合金激光快速成形件。該技術能顯著提高疲勞性能，降低成本40%，加工周期僅為傳統工藝的1/5。
7 浮壁式火焰筒制造技術
推重比10 一級發動機渦輪前溫度達到1500℃ ~1700℃。艾利遜公司研究了用Lamilloy 多孔層板加柔性金屬/ 陶瓷制造的浮壁式火焰筒結構。普惠公司研究了用玻璃陶瓷基復合材料制造浮壁式火焰筒結構。F119采用的浮壁式火焰筒結構是用多環段連接而成。環段背向火焰一面對流散熱的凸環，并有縫隙形成冷卻隔熱氣膜，隔熱環是由浮動片組成，并用螺栓連接在外環段上。浮動片用精密鑄造而成，而冷卻隔熱環局部噴涂熱障涂層，以降低部件表面溫度。
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