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1 # 諸葛小徹
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2 # 迷彩虎
最近網上有一則訊息不脛而走,沈飛的孫聰院士、王永慶總師等幾人,大老遠的跑到了中航發貴陽所,就某個型號發動機的研製工作進行相關的調研,說白了就是去取經了。不少網友經過排除法猜測,鶻鷹發動機渦扇-19的研製很可能已經進入了比較關鍵的階段,這次前往貴陽估計就是前去調研渦扇-12發動機的使用情況,
我們知道渦扇-12是渦扇-13的無加力型號,它的原型RD-33/93已經在出口的梟龍戰機上裝備了100多架,這麼多年經過巴鐵的使用,充分證明了其單發性能的可靠和穩定。
而且大推力渦扇發動機的採購成本一般都比較高,大約在300萬美元以上,
而中等推力的渦扇發動機價格就相對來說比較便宜,只有其2/3左右 ,單位時間的油耗也要比大推力渦扇低的多,除此之外,中等推力的發動機還具有比大推力發動機更小的幾何尺寸和進氣道,這樣一來就使得雷達和紅外的隱身效果更好,飛行時間也將變得更長。
據官方披露,中國已知的在研航空發動機型號多達20個,包括大家非常熟悉的:渦扇-12、渦扇-13、渦扇-18、渦扇-20等,以及秘密研製的渦扇-10C和渦扇-30,新渦軸系列等等。那麼,一個老生常談的問題就來了,航空發動機研製為什麼這麼難?
我們知道,目前為止新型戰鬥機、軍用運輸機、民航幹線等等,這些飛機採用的都是渦輪風扇發動機,這種發動機一般都有2至3個同心圓的涵道,涵道內部也是相當複雜,又有風扇、壓氣機、燃燒室、渦輪、噴管等5部分複雜的零件來組成,在這些物件中,壓氣機、燃燒室和渦輪一般被合稱為發動機的核心機,是航空發動機的關鍵之所在。
而戰鬥機用的渦扇發動機,之所以與運輸機、民航客機不同,主要就在於風扇的選擇上。
商用客機發動機一般都採用大直徑風扇,這樣做就能夠降低耗油率;相反戰鬥機一般要進行超音速飛行,所以發動機的風扇直徑也較小。菲菲舉個例子,給大家解釋一下,為何渦扇發動機那麼難?大家都知道,美軍F-22猛禽戰鬥機的F-119渦扇發動機吧!它的最大加力推力是17噸,2臺發動機加起來直接能夠推動30多噸的F-22,並以超過2倍音速進行超速飛行。
但F-119發動機的風扇直徑則不到1000毫米,渦輪直徑不到360毫米。在如此小的體積下,要完成如此高的推力,各部件都要承受住異常嚴酷的高溫高壓考驗,因此就必須讓發動機內的風扇等部件保持極高的結構強度,這也就涉及到發動機研製的第二個難點——材料問題。
比如咱們最為熟悉的單晶葉片,搗鼓這玩意需要冶金工藝和材料研製的高超水平,咱們國內目前才剛剛突破該項技術,而美國則比我們早了30年。
越小的東西,越能考驗技術。由於航空發動機的這些零部件,無論是型號還是規格都比較相似、並且數目繁多、結構外形更是非常的複雜,這樣一來就對裝配工藝提出了高標準、高要求,尤其是轉子結構的裝配。加上發動機裝配目前還主要採用手工方式,無論是裝配精度的高低還是裝配質量的穩定,都要完全依賴裝配工人的操作經驗和熟練程度。如果沒有一個嚴格的質量品質保障體系來支撐的話,發動機極有可能會在高速執行中發生問題。
這就需要一個國家綜合工業能力和質量管理能力來支撐。我們在這一方面做得就不是很好,很長一段時間裡,中國對裝配工作的重視程度一直不夠,所以吃了不少虧。
菲菲就以太行發動機來說吧!由於歷史上欠下的舊債比較多,甚至連一些基本的技術儲備都沒有,導致研製過程非常艱難,在緊要關頭,常常需要臨陣進行攻關,從而導致不斷失敗。
在研製中先後發生各種技術問題和故障200多項,有幾次大的故障,甚至幾度使研製工作陷入困境,無法進行。
因此,作為航發產業後起國家,真正的核心技術,還是需要中國專業人才的努力,需要不間斷的龐大資金投入,在這一方面我們顯然還是做得不夠,歷史上欠下的賬,只能加倍來彌補。
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說起航空發動機想必廣大網友對我兔的現狀都會唉聲嘆氣,確實心臟病一直是困擾我兔航工工業的一個毛病,放眼全世界能夠研發出使用的航空發動機的也沒幾個,能將航空發動機效能做到極致的也只有美國了。
說起原理,其實也很簡單,就是發動機前方的葉片吸氣並且壓縮然後倒入燃燒室混合燃料進行燃燒,最後產生升力。的確原理是很簡單但是實現起來就不簡單了,要知道燃燒時的溫度是很高的普通的合金在這種溫度下會被融化,於是乎材料問題就是第一關了。當年噴氣發動機的概念早就被提出來了但是遲遲沒有研發很大一部分原因就是材料問題。為了解決這個問題就需要不斷的試錯找到一個最優的配比,材料問題解決以後就是工藝問題了。要知道葉片的精度是很高的,不然會影響發動機的效能。
為了解決這個問題就需要科研人員沒日沒夜的公關了,在這期間是投入了但是沒回報的,就這種玩法沒幾個國家玩得起的。葉片的結構也很講究,如何才能有最少的材料做出最強的結構,同時如果用顯微鏡看葉片會發現葉片上有下凹槽,這是故意刻上去的,用來實現為葉片冷卻的作用。
綜上所述,航空發動機是一個系統工程,首先是材料學的難題,其次製造工藝也是一個問題,這些問題都解決了別急還有測試等一系列工程難題需要解決。