发动机的一个重要性能指标是“推重比”,即发动机产生的推力与其自身重量之比。推重比越高,发动机的性能越好。工作温度越高,发动机热效率越高。提高推重比,必须提高涡轮前进气的压缩比(进气量指标)与进气温度。提高推重也必须提高发动机材料高温下的比强度和比刚度,减轻发动机自身的质量。
据计算,当压缩比达到15∶1时,压气机的出口温度为590℃,而当压缩比达到25∶1时,压气机的出口温度就达到620℃~705℃,需要耐热性非常好的钛合金。实验证明,常规钛合金(α,近a和α+β型钛合金)能用于600~650℃以下,为制造推重比10以上的先进发动机,需要开发钛基复合材料和以Ti3Al(a2型)、TAl(γ型)金属间化合物为基的钛合金。
不大量选用钛合金作零部件,就不可能获得高推重比的发动机。美国第三代战斗机(F15、F16等)选用的动力装置是推重比为8左右的F100-PW100燃气涡轮风扇发动机,用钛量为25%~30%。第四代战机F-22选用推比10发动机。高推比发动机中,钛合金的用量已占发动机质量的25%~40%。国外用得最多的高温钛合金有IMI834(英)、Ti-1100(美)、BT35(俄)、Ti-6242S、Ti-6246、Ti-17、Ti-811和AlloyC(阻燃)钛合金。在我国,研究出了一种称为TD2(TIAl-Nb-Mo-V)的TiAl基合金,它可在600℃~700℃下长时工作,用做涡轮导风板和涡轮结合环。