回覆列表
  • 1 # 一葉楓流

    發動機推力大,發動機體積就大,空氣流量就大,燃燒室溫度就高,對渦輪葉片、軸承,材料,冷卻要求高,壓氣機工作狀況,流體狀態適應性要求高。

    當初英國和德國最先研製出渦噴發動機。英國採用的是離心式壓氣機,德國採用的是軸流式壓氣機。不可否認的是德國在金屬材料上略勝一籌。惠特爾的離心式噴氣發動機技術難點是渦輪葉片的加工製造。德國的技術難點還有多級軸流壓氣機的設計。這也是渦輪發動機的兩個主要技術難題。

    只有優質合金鋼才能忍受攝氏一千度以上的高溫,還能長時間保持機械特性不變。除此之外,發動機隔熱、冷卻也是難題。

    壓氣機的問題是多級之間的氣流擾動承受能力。單級壓氣機葉片可以進行測試,多級串連後也可以測試,但是級間銜接的問題不好解決,氣流擾動導致氣流不均勻對下一級壓氣機的影響不好解決。壓氣機中間氣流發生紊亂,就會影響壓縮效果,給燃燒室的有效供氣量就會變化。

    我們日常使用燃氣灶都知道,一旦有風吹過,燃燒的火苗就會紊亂。壓氣機中間的氣壓不均勻,供氣量就會忽多忽少,燃燒室裡一會火旺,一會火弱。渦輪轉速也會受影響。就形成喘振。

    壓氣機級數越多,喘振裕度越小。壓氣機流量越大,喘振越容易發生。大推力發動機要提高推力,就要增加空氣流量,提高壓氣機總壓縮比。增加壓氣機級數和直徑是最簡單的辦法。問題也就隨之而來了。

    氣流紊亂就是空氣內部壓力場紊亂。壓氣機對變化的空氣壓力不可能及時做出有效反應。壓氣機對氣流紊亂程度的忍受能力是發動機的重要指標,也是設計難點。問題恰恰就在於這個問題是無法觀測的。在地面上沒有問題,也許到了高空就會出問題。飛機外形可以做風洞試驗,新增顏色,觀察氣流形態。而發動機內部的氣流是無法觀測的,也不能新增其他東西,影響燃燒效果。

    對於大推力發動機,除了上述基本問題,還有一個因為尺寸增加,帶來的製造和運轉問題。

    渦輪發動機的主要部件工作時都處於高速旋轉中。高壓渦輪可以達到每分鐘上萬轉。產生的離心力甚至數以噸計。這對材料的要求非常高,加工製造和檢測水平也非常高。一臺壓氣機幾百個葉片,有一個失效斷裂就會讓整臺發動機故障。

    民用渦扇發動機為了提高推力,降低油耗,都增加涵道比,風扇直徑在兩米以上。即使每分鐘幾千轉,對風扇葉片的質量要求也是其他產品不可比擬的。

    大推力民用發動機比軍用發動機的技術含量更高。

    法國的施耐克瑪從德國二戰時的寶馬018開始研究,從幾百公斤推力逐步提高到幾千公斤,做出了自己的阿塔發動機,作為Phantom戰鬥機的動力。其水平與蘇聯的R-11(渦噴七)相當。寶馬004是Me262的動力。蘇聯仿製品的型號是克里莫夫RD-10。英國的同級別發動機是西德利的薩菲爾發動機,加力推力在6噸左右。而同期的中國,雄心勃勃的要搞10噸級的渦扇六。

    英國的羅羅公司購買了惠特爾的專利,研製出效能優秀的尼恩發動機,輾轉成為米格-15的發動機。在尼恩發動機基礎上,用軸流式壓氣機替換離心式壓氣機。歷經磨難,才搞出來歐洲最好的渦噴發動機Avon,中文譯名埃汶/阿望。歷經十年,把推力提高了一倍,從27千牛提高到56千牛,加力超過7000多公斤,產量超過1萬臺。

    發展發動機都要在現有的成熟部件基礎上,逐步改進,不可能一口吃個胖子。

    工程上,小型化和大型化是兩個技術邊界。

  • 2 # 飼養臺蛙

    發動機是個循序漸進的過程,本來新中國成立的時候一窮二白,科研領域技術薄弱,一直在仿製,而且至今都沒有吃透,主要在於,耐高溫材料,函道比,以及製作工藝等幾個比較突出的部分,目前據說殲11B/S採用的是中國產WS10或者改進型

  • 3 # 彧蔚

    從殲11BS的發動機尾噴口可以看出其採用的是中國產太行發動機。俄羅斯的AL31發動機尾噴口的擴斂葉片細長,而中國產太行發動機尾噴口的葉片是寬短的,這是兩部發動機外部最直接的差異。

    航空發動機被稱之為“工業CROWN上的明珠”這話不是白叫的,現在的航空發動機有內外至少兩個涵道,在內外涵道有風扇、壓氣機、燃燒室、渦輪、噴管等五大部分,高效能航空發動機前冷後熱,高溫高壓,轉速又高(2萬多轉),所以對於發動機的零部件的力學效能有很高要求,舉個例子,比如F22戰機上裝備的F11發動機最大推力在15噸左右,力是相互的,也就是說發動機內部的葉片等零部件以及外機閘外殼同時都要承受的住15噸的力才行。

    大推力發動機的研製難點很多,首先是大寬弦葉片的加工製造難點,風扇葉片要輕同時力學表現要好,所以就需要研發空心的葉片,同時還要解決葉片離心力和重量之間的關係,在如何保證葉片在變輕的同時還能夠承受住高轉速所帶來的巨大離心力,這不光是材料的問題還包括如何設計製造的巨大難題。

    其次是材料和工藝製造的問題,大推力發動機不管是冷端的壓氣機葉片還是後面的動力渦輪葉片,其特殊的材料與製造工藝都必須過關才行,同時航空發動機裡面的構造極為複雜,對於發動機的整體裝配工藝也有很高的要求,比如壓氣機葉片頂部就必須與壓氣機外機閘之間為了提高發動機的增壓比看起來沒有縫隙但是又有一定的縫隙以保證二者之間不接觸摩擦造成事故發生(其中包括髮動機葉片在停機狀態葉片的自然伸展長度和發動機高速運轉時葉片受離心力的作用延長後也不能與機閘摩擦,但是為了提高壓氣機的壓比,渦輪葉片又不能與機閘間隙太大,這些都是影響發動機效能的最直接體現)。

    同時發動機在工作時,內部的壓力極高,比如GE的F110發動機的總增壓比在23,這個壓力比三峽大壩蓄滿水後大壩底部的壓力都要高,渦輪葉片處於燃燒室高溫高壓的環境下以2萬多的轉速高速運轉時,葉片還要承受著巨大的離心力,同時為了保證葉片在高溫環境下不被融化發生變形等,葉片內部設計有從冷端壓氣機導過來的散熱空氣從葉片表面的細孔噴出,附著在葉片表面保護著葉片,這時候的渦輪葉片內冷外熱,更是對葉片材料和製造工藝提出更高的難度。還有像發動機主軸和軸承的加工製造難度,要在高速、。高溫、高壓受力複雜的環境下穩定運轉,所以其加工的質量就決定了發動機的效能、壽命和可靠性。像燃燒室的設計問題,舉個例子,面對壓氣機吹過來的高速氣流,燃燒室的火焰如何保持穩定燃燒也是設計難點,就像是颱風天氣,你要保證手裡的火柴穩穩的燃燒一樣難。還有發動機所追求的輕量化,發動機輕了推重比就上去了,發動機的加速效能表現就更好了,這就要求製造發動機的零部件材料質量一定要越輕越好,同時效能還要保證。

    航空發動機之所以被稱為“工業CROWN上的明珠”就是因為這是一項涉及到空氣動力學,材料、流體力學、工程熱物理、機械、密封、電子、自動控制、加工製造等多門學科的綜合性系統工程專案。發動機研發設計製造難,後期的試驗也難,試驗結果決定了設計的成敗,並以此來判斷航空發動機的效能指標引數是達到設計要求,,比如說最大推力,中間推力,推重比、發動機工作效率、油耗、加速效能、穩定性、環境適應性、和壽命等,以及不是很重要的維修便捷性和價格等因素。

  • 4 # 魂舞大漠

    這一問是兩問,這樣吧,先把第二問回答了,再詳細說說大推如何?殲-11BS莫誤會,絕非什麼蘇-27UBK雙座的戰鬥教練型號,如圖,兼具制海之能,一度有殲-11BH的說法,這是中國發展重型三代機的一個不同思路和做法,急了可以拉出去用用,它所裝備者是我們渦扇-10“太行”發動機,不用一點懷疑,現在的“太行”已成熟起來,正在向WS-10B推進,用之殲-10C和殲-20A,已開始實機裝配實驗了,應該說帶矢推的WS-10B也老厲害。“太行”的成功,使中國成為當今世界上第三個擁有軍有大推的國家,就問那些不服氣的服不服,說起太行當年也艱難,艱難得一度要下馬,吳大觀親自給小平同志寫了信,批了兩個億,而且不許打折,時在1987,要不說巨人就是巨人,目光遠大。要問“太行”總共花了多少錢,至2015,總共投入3.7億美金,不開玩笑,有據可查的,這就是我們的航空發動機人,非常非常不容易,講話總要憑良心,要聞而起敬的,花小錢辦大事,自有精神也。這是第一問的答案,下面我來回答第二問。

    從前說起。沒有錢難辦事,難辦大事,這是規律了,可是我們“太行”人非常了不起,一點水水養活了一條大鯉魚,多大的一條呀。有造謠專家說什麼花了1000億,此等人非常可恥。美國F-100,F-15和F-16的航發,推比也是8,用了多少年?整整28年用了60億,當年我們的全年軍費才有210億人民幣。發動機是個燒錢的傢伙什,沒錢一切免談,要檢驗其可靠性、耐久性和維修性,無它,幾臺發動機同時日夜開機實驗,壞了不得不重頭開始查起,要找到問題,研製成功再重新燒機器,一次次一遍遍,1987年F-100成功日,我們的“太行”專案才開啟,你說今天我們多落後,也不動腦子想想,我們有什麼錢呀,老話講得好,一分錢難倒英雄漢,這就是我們發展不得不面臨的現實,哪來的錢呀。不像西方,自家有錢,還多賣軍火,有這麼多國家支援,要不成功才是撞鬼呢。

    未來怎樣?有太行峨眉二款航發做基礎,更大推力的,推比更大的,包括變迴圈發動機,已經展開,不為戰鬥機型號所左右,開展預研,再不用使未來戰鬥機無航發可用,這是未來的前景了,前景自可期,2016年中國航發集團成立,為得正是一個體制高效合理,說白了,航發人終於可以放手一搏,專事幹好自己的事了,有錢有人才,假以時日,就沒個不成的,定然會越來越好。此前這也是難點之一,航發人總在中航集團之下,總為沒有裝機物件而發愁,一個戰鬥機型號下馬,這個級別的發動機便會成為無源之水,現在障礙已除,眼前大道至簡,前途應該說一片光明,告別昨天,是昨天的一切告訴我們,發動機之路密佈艱辛,發動機這朵燦爛的工業之花,正在向我們的新中國綻放,擼起袖子加油幹吧。

  • 5 # 一杯清茶182860292

    大推力發動機中國以前只使用渦噴發動機,渦扇發動機以前沒有定型產品,隨著三代機引進和研製,對中國產大推力渦扇發動機需求緊迫,現在中國引進很多型號渦扇發動機,在消化吸收引進發動機技術進行仿製和改進,發動機複雜程度不亞於飛機,對國家基礎工業要求高,一款發動機從研製到使用成熟需要大約十年時間,發動機最大難點就是可靠性和耐用性,精密加工和金屬材料已經熱處理多方面考驗一個國家的工業水平,發動機製造除了需要裝機試用再逐步改進,現在中國產蘇系列飛機用進口阿勒31系列發動機,中國產渦扇10系列也在使用

  • 6 # 航小北的日常科普

    至於說大推力發動機研製的難點,我說了不算,廣大軍迷網友說了也不算。所以到底問題在哪兒呢?我們看看中國航空發動機集團瀋陽發動機研究所總設計師劉永泉怎麼說的:

    所謂的整機振動問題,講起來就複雜了,但是用比較通俗的語言來說,就是發動機在工作的時候,由於轉子高轉速特徵,有可能會造成發動機嚴重的振動——這種振動的原理本質上跟我們經常說的“共振”的原理差不多,所以說會給發動機帶來可怕的影響【如下圖就是航空發動機中的轉子在發生振動】。而且這種共振問題不是透過改進材料可以解決的,因為理論上只要共振發生了,任何材料都不可能經受住。

    如何抑制整機振動?這其中就包含了很多問題,但是歸根結底還是設計問題,從結構的設計,到裝配工藝的設計,每一個環節都需要格外注意。當然了,該怎麼設計,這不是三言兩語可以說清楚的,這是搞發動機設計的人需要著重解決的事情。

    所以說“航空發動機都是材料問題,材料好了航空發動機就好了”的說法,基本上就是跟都市傳說一樣,是被大家口口相傳、以訛傳訛最後得出來的一個讓專業人士哭笑不得的結論。

    當然了,航空發動機肯定不單單是設計的問題,材料、控制、氣動、傳熱、燃燒每一點都很關鍵,只是現在整機振動比較突出而已。

  • 7 # 航空之家

    航空發動機被稱為“現代工業CROWN上的明珠”,而大推力發動機就是其中最大、最閃亮的一顆。它涉及到材料、控制、工程、機械、熱物理、空氣動力學等大量前沿學科和基礎學科,其中每一項都有可能是絆腳石。從2018年空軍航空開放日中我們看到的殲-11BS應該搭載的是中國產“太行”發動機。

    圖、使用太行發動機殲-11BS

    殲-11BS在空軍開放日上靈活的表演離不開兩具“太行”大推力渦扇發動機的完美支援。具媒體報道,2011年批次生產的中國產“太行”發動機,其整體水平比肩普拉特·惠特尼F-100-PW-220發動機,尤其在使用壽命上取得長足進步,預計能達到2000小時,這比俄製AL-31FN提升了一倍。

    一臺發動機從研製到定型需要耗費數十萬小時的試飛,並且要在不斷出現的問題中尋求突破。美國早期服役的F-16、F-15戰鬥機,也是頻頻遭遇“心臟病”問題。2012年,我空軍曾發生兩起飛行事故,而兩架戰鬥機都搭載了“太行”發動機。相對而言,“太行”發動機無論從臺架試驗,還是裝機時間都還有很長的路要走。

    “太行”在研製早期,的確和AL-31F有較大差距。例如渦扇-10的地面啟用需要一分半鐘,而AL-31F僅需一分鐘。“太行”也在裝機測試中遭遇多種嚴重問題,導致殲-11BS一度因為缺乏匹配發動機而趴窩情況。隨著“太行”的逐步穩定成熟,中國從2012年後進口AL-31F系列發動機也呈逐年下降的趨勢。這些發動機均用於蘇-27或殲-10。從另一個側面也顯示我們中國產發動機的發展也進入了快車道。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • PS如何批次儲存?