航空发动机研制难点
航空发动机难在哪儿

研制究竟难在哪儿要承受1700℃以上温度,以及相当于3倍的蓄满水后的三峡大坝底部压力“航空发动机是经典力学在工程应用上逼近极限的一门技术,本身具有超常的难度。
具体说来,航空发动机是为飞行器提供动力的热力机械,需要在高温、高压、高速旋转的条件下工作,对研制的要求很高。
”中航工业发动机公司总经理庞为介绍说。
温度有多高?目前先进的航空发动机工作温度在1700摄氏度以上,大大超过发动机涡轮叶片镍基合金的熔点。
压力有多大?发动机压气机增压后的压力高达50多个大气压,相当于3倍的蓄满水后的三峡大坝底部压力。
旋转有多快?转子每分钟旋转几万转,叶尖承受的离心力相当于40吨重卡车的拉力。
有的人认为,高温、高压、高转速固然对研制提出了高要求,但是宇宙飞船不也会面临高温问题吗?海洋装备不也要处理高压问题吗?为什么航空发动机研制就被难住了?庞为解释说,高温、高压和高速,单独看的确可以通过一些技术手段解决。
比如:宇宙飞船、火箭,可以在高温处覆盖隔热瓦,解决高温问题;地面和水面动力,可以把发动机做得大一点,解决压力、强度问题;一次性产品,如导弹动力、火箭动力,不需要考虑长寿命,一些难题也就迎刃而解,最后烧掉或者不再使用就行了。
但是,航空发动机不一样,其研制还有“体积要小、重量要轻、寿命要长、可以重复使用”的要求,这意味着难度成倍增加。
“设计航空发动机就是要让它在这些苛刻的约束条件下使性能得到最大发挥。
了解这些特点,也就能够理解研制航空发动机为什么这么难。
”庞为说。
“目前国际上能搞火箭、导弹、核弹的国家有很多,能搞飞机的也有十几个国家。
但真正能搞航空发动机的国家只有美国、英国、俄罗斯、法国等几个国家。
综合国力、工业基础、科技水平,任何一方面跟不上,都搞不出先进的发动机。
”庞为说。
为何需要那么多钱航空发动机不单是设计、制造出来的,更是试验出来的。
反复试验,近似于“烧钱”不久前,中航工业集团董事长林左鸣表示,资金投入不足是制约航空发动机取得突破的主要因素之一。
航空发动机发展的瓶颈

中国航空发动机发展的瓶颈发表日期:2012-11-3 16:32:03航空发动机一直就是中国的软肋。
从周恩来总理在世时评论中国飞机的“心脏病”开始,到现在50多年了。
中国的发动机依然是兵器工业最大的软肋。
不仅仅是你提到的歼击机和大运的涡扇发动机,就是直升飞机的涡轴发动机,中型运输机的涡浆发动机,大型舰船的燃气轮机,中小型舰船和坦克的柴油发动机……无一例外,都是中国的软肋。
航空发动机,更是软肋中的软肋。
与美国至少差距30年,什么意思,差一代到一代半吧。
这个是事实,没有争议的。
但是另外两个问题就有争议了。
一个是这样落后的原因是什么。
另一个是,我们究竟什么时候能赶上去。
其实这两个问题有内在关系的,搞清楚原因是什么,就更好判断什么时候赶上去。
简要提供一些个人的看法,不一定正确。
落后的原因一:底子太差新中国建国时,工业基础太差。
别说航空发动机,像样的工具钢都没有。
要不是朝鲜战争,中国人用大量年轻士兵的无价鲜血去消耗美国的廉价钢铁,换来苏联人把涡轮喷射发动机的制造技术给我们,中国是不可能在1957年就能生产涡喷-5发动机的。
二:航空发动机工业的涉及面太广虽然同样底子差,同样有文革的挫折,同样有改革开放的机遇,为什么航空发动机就是赶不上来?对比之下,中国造电冰箱、电视,甚至造手机、雷达、火箭、飞船都慢慢赶上来了:洛阳光电展上曝光的歼击机最新航电系统直追F22,美国人看了也吃一惊;中国空空导弹专家悠然的说,我们距离美国人,也就10年吧,一脸的骄傲自满;美国官方认为,中国的空警2000,在技术体制先进性上超过了美国现有装备一代。
真的,兵器上,我们很多东西距离美国的差距就是10年。
什么意思,就是至少没有代差。
而航空发动机呢,差一代到一代半。
原因在于,航空发动机工业涉及的面太广了。
设计当年苏联人先后给了中国涡喷-5(用于歼5)和涡喷-6(用于歼6)、涡喷7(用于歼7)的图纸、技术工艺资料和样机,但是有两样东西我们没有得到。
浅析中国飞机发动机研发过程中的问题

1 . 调查背景
中国航空工 业历经 6 0 余年 _ 1 _ 发展 . 已经逐 渐甚 至在部分领 域赶
历 程。
前往 黎明发 动机制造有 限公 司实地考察 1 次. 采访该 公司工作人 参阅《 航空知识》 , 《 兵器知识》 , 《 兵器》 。 通过对所得资料及实 超了世界先进水平。 其中最为重要的航空发动机产业从抗美援朝时期 员一 次。 总结 。与 国外航空大 国进行 比较 发现不 [ 2 ] 的沈 阳发动机修理所 起家_ 3 J . 从无 到有 。 由弱到强经历 了六十年风雨 地考察所得结果 。进行分析 。 对相关 单位及 个人提 出宝贵意见 . 使我 国飞机治 愈严重 的“ 心脏 岁月 . 历经艰难 发展 。 已经极大的缩短了与世界先进水平的差距。 相继 足 . 。 研发 了 WS 一 9 . WS 一 1 0 C 4 ] 等先进型号 . 在 某些性能指标达 到世 界先进水 病 ”
是低技术含量 劳动 : 同时现阶段 虽然 可以选择逆 向工程 的方式来研发新 型号 高性 能发 动机 , 但是 不应 只停 留在测绘阶段 . 应 当从 国外先进产 品 中吸取相关技术 , 学 习相关经验 , 在此基础上取 长补短 , 结合相 关国情 , 研发新产 品。在制造业方 面, 我们认为 中国应首先向制造业技术发达 的
G E 9 O G E nx
国家, 例如捷克、 波 兰等 国学习相关技术 , 与此类 国家建 立 良 好合作 关系, 引进先进技术切 实提 高精细制造业技术水平 , 同时积极研发耐 高温新 材料 , 改善发动机材料差的情况 , 这也是一个提 高我 国工业水 平的机会 。 另外 , 应加大对计算机 高新技 术产业的扶持 , 支持航 空领域相 关专业人 士投 身计算机领域研发
中国国产航空发动机叶片

中国国产航空发动机叶片
中国国产航空发动机叶片是中国航空工业的重要组成部分。
在过去的
几十年中,中国一直在努力开发自己的航空发动机技术,以减少对进
口产品的依赖,并提高其军事和民用航空领域的自主能力。
其中,叶
片作为航空发动机中最重要的部件之一,一直是中国国产航空发动机
研制中的难点之一。
近年来,中国国产航空发动机叶片取得了显著进展。
首先,中国成功
地研制出了大量新型叶片材料。
这些材料具有高强度、高温耐性和低
密度等优良特性,能够满足不同类型和功率级别的航空发动机对叶片
材料性能的要求。
例如,中国已经成功地研制出了第二代单晶高温合
金叶片材料和第三代高温复合材料叶片材料等。
其次,在生产工艺方面,中国也取得了重大突破。
目前,中国已经具
备了生产各种类型和规格叶片所需的全部技术能力,并且实现了批量
化生产。
同时,在质量控制方面,中国也开展了一系列创新性工作,
如采用先进的无损检测技术、建立完善的质量保证体系等,以确保叶
片的高质量和可靠性。
最后,在应用方面,中国国产航空发动机叶片已经开始得到广泛应用。
例如,中国自主研制的“神鹰”发动机和“太行”发动机等均采用了
自主研制的叶片。
此外,中国还成功地将自主研制的叶片出口至多个国家和地区,并得到了客户的好评。
总之,中国国产航空发动机叶片已经实现了从材料、工艺到应用全链条的突破和升级。
未来,随着中国航空工业技术水平不断提高和市场需求不断增长,相信中国国产航空发动机叶片在未来会有更加广阔的应用前景。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施

航空发动机装配难点与装配质量控制措施摘要:航空发动机作为一项高精度设备,对制造和装备精准度的要求非常高。
航空发动机是由众多零部件组成的,而且各零部件对精准性的要求非常高,因此,对航空发动机的装配质量提出了更高的要求。
影响航空发动机装配作业的因素较多,为了能够进一步提升航空发动机的装配质量,就需要深入分析各环节的影响因素,采取针对性的措施进行管控,以便能够从整体上提升航空发动机的装配质量。
航空发动机装配工作的进行,通过做好事前预防、装配环节的质量监督以及关键点的管控等各项工作来保障发动机的装配质量。
鉴于此,本文立足于航空发动机的功能概述,围绕发动机的装配难点以及质量管控措施展开如下探讨。
关键词:航空发动机;装配;质量1.发动机功能概述在热力产品中,航空发动机作为重要部件,发挥着非常关键的作用。
航空发动机不仅是单一的动力机器,要求其系统布局科学、严谨,要保障每个零部件的功能和性能。
发动机也被称之为机器的“心脏”,其具有如下功能作用:(1)以动力方式将能量呈现出来,具有传动动力的作用,从而为机械产品的高效运转奠定良好的基础。
(2)发动机具有安全保障作用。
一旦发动机运作失效,将会影响产品的安全性,最终因装配问题和发动机故障而增加产品出现风险事故的几率。
(3)影响产品的使用寿命。
发动机作为基础部件,对整个产品的使用寿命有着很大的影响,主要是因为受发动机自身装配问题以及磨损消耗等方面因素的影响,一旦发动机出现严重的质量问题,就会影响零配件的稳定性,长此以往将会大大降低发动机的使用寿命[1]。
2.影响航空发动机装配质量的因素2.1航空发动机结构复杂装配技术要求较高航空发动机的装配涉及众多零部件,其装配质量直接决定着发动机的性能,为了能够新一步提升航空发动机的装配质量,就需要将各工序有序连接起来。
航空发动机装配工作的进行,主要用到的是人工装配方法,由于该环节的工序多、涉及不同工种的众多人员,因此,受人员分工以及环境因素的影响较大,最终导致具体航空发动机装配工作的开展容易出现漏装以及错装等现象的出现,严重影响了航空发动机的装配进度和装配质量[2]。
航空发动机研制的难点和目前中国的发动机技术浅谈

航空发动机研制的难点和目前中国的发动机技术浅谈来源:高文君。
BAXIA的日志航空发动机体现了一个国家的整体工业水平,因为航空发动机的制造要求非常高,工艺精度非常细,航空发动机的研制本身就有着风险大,技术高,研制周期偏长,花钱巨大的多种因素在内。
比如周期问题,为什么说它长,是因为研究的过程是非常复杂的,许多的设计理念都是靠专家们独自摸索的。
发动机不是一个逆向学就能搞懂的。
从设计样稿,到制造样机,在到实验,如果其中一个细节失败了就得重头来过,从新设计,在循环下去,直到各项指标均达到要求后才算结束。
这点俄罗斯方面都会有许多的困难,其主要还是资金问题,其他方面如设计技术等相对来说很少。
俄罗斯第五代发动机AF-41的3D效果图,俄国官方已经承认在研制过程中出现问题首先我们说下发动机的基本常识,发动机大致分为活塞式和螺旋桨。
这里包括柴油机,汽油机,和燃气涡轮机等,还有一种是冲压喷气式发动机,(这种发动机本身就有局限性,一般用在导弹和火箭上)由于字数问题前两者我们就不谈了,在这里我们主要说下燃气涡轮机。
燃气涡轮机的构成大体部件可分为五个:进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和排气装置。
其中压气机,燃烧室和涡轮是最主要的,如果这三个出现一点问题,那么整个发动机的研制就会失败。
燃气涡轮机里也分好多种,这里我们就提下涡轮风扇发动机,因为涡轮风扇发动机大多用在目前主力的二、三代战斗机中,是必不可少的关键。
我国在航空发动机的研究上大概有50多年,虽然研制时间较短,但我国也搞出了至少15种型号的发动机,这其中有买专利后研制的,也有仿制的,可以说,一直到现在我国的发动机也没有完全摆脱仿制的影子。
但这是不得已的,我国也曾经试着自己设计发动机,但都没得到很好的结果。
可以说走仿制的路子实是无奈之举。
从当时的情况来看我国航空发动机的研究严重落后于其他国家,虽然走了很多弯路,但现在我们着实有了实质性的进步,太行发动机的出现使我国成为世界上第四个能独立研制航空发动机的国家,虽然目前和俄罗斯的AL31F相比还略有差距,但也是一款很不错的航空发动机了。
航空发动机的设计和发展趋势

航空发动机的设计和发展趋势航空发动机是飞机的“心脏”,它的性能和稳定性对于飞行安全至关重要。
航空发动机的设计和发展一直是航空工业中的焦点和难点。
一、航空发动机的设计原则航空发动机的设计原则是“轻、强、耐用、高效”。
轻量化是当前发动机设计的趋势,可以降低飞机重量和燃油消耗。
强度是指发动机要能够承受高温和高压力的工作环境。
耐用性是指发动机在长期运行中能够保持稳定性和可靠性。
高效是指发动机要具有高推力、低油耗的特点。
二、航空发动机的分类目前航空发动机可以分为螺旋桨发动机和喷气发动机两种类型。
螺旋桨发动机适用于低速飞机,具有低噪音、高效率的特点。
而喷气发动机适用于高速飞机,推力大、速度快、起飞滑跑距离短。
三、航空发动机的发展历程20世纪初,航空发动机的主要形式是活塞式发动机。
1939年,德国发明了第一款喷气式发动机,它的推力远远超过了同等重量的活塞式发动机。
20世纪50年代,涡扇发动机成为主流。
70年代末,高涵道比涡扇发动机问世,它拥有更高的燃烧效率和推力。
21世纪初,钛合金、陶瓷材料、复合材料等新材料的应用使得发动机的重量和燃油消耗得到大幅度降低。
四、航空发动机的未来趋势未来,航空发动机的发展方向是轻量化、自适应控制、智能化、环保节能。
随着新科技的应用和不断创新,航空发动机的性能和稳定性将得到进一步提高。
轻量化是未来发动机设计的重要方向,主要借助新材料和先进工艺技术来实现。
减轻发动机重量可以同时降低燃油消耗和碳排放,符合环保要求。
自适应控制是指发动机在工作过程中可以自动根据外部环境和内部状态进行调节,提高发动机稳定性和可靠性。
智能化则是指发动机可以实现自我学习和预测,提高故障诊断和维修效率。
环保节能是未来发动机发展的必须方向。
新一代发动机需要具备低噪音、低污染、低能耗的特点。
新能源和新动力技术的应用将有望推动航空发动机的发展进程。
总之,航空发动机的设计和发展是一项复杂而长期的过程。
未来发动机的发展方向是轻量化、自适应控制、智能化、环保节能。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施研究

航空发动机装配难点与装配质量控制措施研究摘要:本文重点研究了航空发动机装配质量的影响因素,通过分析装配过程中的存在的问题找到质量提升的有效措施,为后期的航空发动机装配工作提供重要的参考。
关键词:航空发动机;装配难点;装配质量控制引言:为了提升发动机零配件装配效果与效率,必须在研究影响装配原因的前提下采用针对性质量管理方法。
一、航空发动机装配技术的重要性航空发动机属于飞机机身的动力部分其加工质量的优劣直接关系到飞机使用寿命与使用效果。
众所周知航空发动机的制造与装配属于一项高精尖的工作,所以在常规的装配过程中相关的工作人员一定要提升自身的专业水平,在工作开始前利用高新技术手段做好准备工作有效排除各方面的影响因素,对每一个环节的质量都要进行的把关确保航空发动机装配质量的有效提升。
航空飞机的主要动力来源就是发动机,所以发动机质量的好坏直接影响飞机的使用寿命。
因此在航空发动机装配的过程中装配人员一定要严格按照相关的工序开展工作,有效发挥各个零部件之间的作用,最大限度地提升发动机的性能。
而且为了有效提升航空发动机装配的质量和效率,需要在工作开始前对影响装配质量的各项因素进行详细的分析,识别其中的问题风险并进行及时的处理,为航空发动机装配质量的提升奠定坚实的基础。
二、影响航空发动机装配质量的主要因素(一)航空发动机本身的结构比较复杂,对装配的技术要求较高航空发动机的装配本就是一项较为系统的工程其中涉及大量的零部件和复杂的工序,每一个环节落实不到位都有可能影响整体航空发动机的性能。
也正因如此航空发动机的装配质量会受到多方因素的共同影响,所以要想从根本上做好质量控制工作就一定要加强装配人员的调度与管理。
众所周知航空发动机的装配虽然工序复杂,但是操作起来还是具有相对的灵活性,因此相关的管理人员可以组织一个优秀的装配团队优先完成难度较大的装配工作,最大限度地提升装配的效率和质量。
(二)航空发动机的装配质量管理意识不强当前我国的高精尖领域仍处于初级探索阶段,所以对于航空发动机的装配工作还需要进行多方面的探索。
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航空发动机研制难点目前,在各行各业众多工业产品中,能够称得上是“工业王冠”的大概只有喷气航空发动机和微电子芯片了。
“工业王冠”不单单反应的是喷气式航空发动机在技术层面的研制难度,也不仅仅说明了航空发动机在飞机设计中属于“心脏”一样的核心地位,更说明了在国家发展过程中航空发动机如同“王权”一般高端的战略位置。
但是我国偏偏在航空发动机研制过程中,长期处于“慢性心脏病”的状态,在追求“工业王权”的过程中,长期处于“知其然,不知其所以然”的境地。
不过,在对航空发动机研制客观规律进行总结和对于国家发展有了更深层次的认识之后,我国在当今航空发动机技术发展的战略机遇期,不仅可以与航空强国齐头并进,还要创立属于中华民族的“动力王朝”。
现代涡扇发动机结构极其复杂,图为GE90大涵道比涡扇发动机结构剖视图采用三维气动算法进行理论计算的压气机叶片如何组织燃料高效的燃烧而又不伤及自身,是燃烧室设计的核心问题带有冷却孔的涡轮叶片,采用了激光熔接技术,号称是世界上最难制造的零件之一。
我国直到上世纪八十年代才开始的高推比核心机预研计划F119-PW-100堪称是世界第一发动机,可是只是美国第四代核心机的衍生产品而已,后面还有三代……用于民航的大涵道比涡扇发动机,我国目前在这个领域没有自己的发动机型号。
精心雕琢的工业王冠喷气式航空发动机的性能优势是建立在精巧的连续回旋转子结构上的,其研制难点也基本围绕这一个核心展开。
现代飞机不断提高的战术技术指标对航空发动机提出了非常高的要求。
高温、高压、高转速而又要求高可靠性、耐久性和维护性是其基本特点。
在这些高而又相互矛盾的要求的推动促进下,航空发动机经过长时间的发展已经成为人类有史以来最复杂最精密的工业产品。
压气机的作用是利用来自涡轮的能量对发动机进气进行压缩和增温。
一方面提高了进气分子活跃程度,更有利于提高燃烧效率。
另外一方面,增加了单位体积内的氧气含量,因为大气尤其是高空大气的单位体积含氧量太低,远小于燃烧室中的燃油充分燃烧所需的耗氧量。
压气机的主要设计难点在于要保证效率、增压比和喘振裕度这三大主要性能参数满足发动机的设计要求。
一个世纪以来,伴随着气动热力学、计算流体力学的发展.压气机的设计水平在逐年提高。
20世纪初采用螺旋桨理论设计压气机叶片,二十年代开始采用孤立叶形理论,三十年代中期开始采用叶栅设计理论,五十年代开始用二维设计技术,七十年代开始建立准三维设计体系,九十年代以来,航空界开始使用三维粘性流场分析设计体系对压气机进行设计。
压气机设计理论、计算模型和设计系统在基础理论科研推动下不断进步跨越。
即便是有先进的计算机辅助设计手段,如果基础科研理论没有进步,也无法在高性能压气机领域取得突破。
由于压气机的逆压梯度相当大、需要对空气流场、温度场和压力场进行详尽的三维分析以及空气粘性计算极端复杂等原因,多级压气机级间匹配、不同工作状态下的性能优化非常困难。
我国在航空发动机压气机设计和制造方面与世界航空强国的差距较小,这主要是源于我国在基础理论研究方面持续进行科研工作。
1952年.吴仲华教授提出了Sl-S2流面理论,并在这一理论的基础上建立了压气机准三维设计系统,直到现在虽然三维设计技术已经相对成熟,但是我国提出的准三维设计技术依然是国内外压气机设计理论体系的核心。
不过我国由于长期进行发动机仿制而不是设计工作,在压气机工程实用的设计规范和试验数据方面与国外先进发动机公司相比还存在相当大的差距。
压气机后面紧跟的是燃烧室。
经过压气机压缩后的高压空气与燃料混合之后将在燃烧室中燃烧,产生高温高压燃气来推动燃气涡轮运转并从尾喷口高速喷出从而产生推力。
航空发动机对燃烧室的要求是:第一,燃烧室单位容积的发热量或者说是热容强度要很高。
通俗的说,就是要燃烧室在尽可能小的容积里完成高压空气与燃料的混合与充分燃烧。
现代航空发动机的燃烧室长度一般只有十几厘米,而燃烧室进口与出口的温度差则高达数百甚至上千度。
这么高的温升对于燃烧室结构设计、冷却设计和材料耐热能力都提出了极端要求。
目前航空发动综合应用浮动壁火焰筒,多孔冷却火焰筒,多孔层板火焰筒等技术提高燃烧室温升,从而根本上提升发动机性能。
第二,要保证足够高的燃烧效率。
这需要燃烧室采用三维数值计算和模拟技术,高紊流度强旋流结构,双旋流的空气雾化喷嘴,带旋流的预混喷嘴,强旋流混合头部等技术来增强燃料与空气的掺混,提高燃烧效率。
第三,保证经过燃烧室后的气体达到所需的温度并要求出口温度场相当均匀。
燃烧室的后面是涡轮,如果气流温度不均匀,有的地方特别热,有的地方特别冷(相对的冷,温度仍在千度左右),涡轮就会受不了--同一个涡轮叶片,转到热的地方就膨胀,转到冷的地方就收缩,一来二去,叶片很快就会发生金属疲劳,降低了使用寿命。
燃烧室的设计难点在于,油气二相混合物的流动特性既不同于液态,又不同于气态,这种流场很难建立精确的数学模型。
所以,燃烧室的设计过程很大程度上是通过实验来进行的,需要完善的试验设备和较长的试验时间。
目前我国在太行发动机上突破了三代航空发动机高温升燃烧室技术,燃烧室温升能够达到800K-850K,但是此时美国采用温升上千度瓦片浮壁燃烧室的F119-PW-100第四代航空发动机已经开始服役。
美国已实施的发动机热端部件技术计划(HOST)和目前正在进行的高性能涡轮发动机技术综合计划(IHPTET),针对燃烧室进行了大量的预先研究并已取得显著技术进步。
能在高温、高压和高速条件下稳定工作就是现代航空涡轮发动机对涡轮性能提出的最基本要求。
对于气流而言,温度、速度和压力是密切相关的三个参量,于是,三高要求最终就体现在尽可能提高涡轮进口温度上面。
而且,涡轮进口温度,也就是平时说的涡前温或者燃烧室出口温度,是航空发动机最关键的循环参数,是影响航空发动机效率、推力和总体性能的最关键参数。
为了保证涡轮材料不被高温燃气所融化,涡轮通常都要采取复杂的冷却手段,比如气膜冷却、冲击冷却和对流冷却。
这些冷却手段都是通过空心涡轮内部释放出来的冷空气实现的。
需要铸造出空心的复杂气动外形的涡轮叶片成为挑战各国航空工业的大难题,这项技术至今被人称作是“工业王冠上的宝石”。
另外现在航空发动机领域大行其道的单晶涡轮叶片逐渐普及使用。
单晶叶片就是只有一个晶粒的铸造叶片,整个叶片在内部晶体结构上没有应力集中和容易断裂的薄弱点。
现在航空强国在开发更高冷却水平的单晶叶片,如对开叶片、扩散连接的叶片及多孔层板叶片,预计冷却效果可达400℃-500℃。
高性能水平的叶片已是集先进的材料、先进的成型工艺和先进的冷却技术以及先进的涂层于一体。
我国航空发动机研制的困难和性能差距主要就体现在涡轮叶片以及涡轮盘材料和工艺两个方面。
在上世界70-80年代国外在材料和工艺方面进展突飞猛进,我国却因为历史原因错过了机遇时期。
在国外第三代航空发动机早已采用并成熟实践的材料中,单晶涡轮叶片和粉末冶金涡轮盘我国至今尚未在第三代航空发动机“太行”上应用。
而单晶涡轮叶片和粉末冶金盘的特性是航空发动机性能和先进性最关键的保证。
研制先进材料需要较长的时间并具有较大的风险,我国以往在航空发动机研制上采取以型号带动工业的方针,试图通过上型号的方式来提升整个航空工业水平。
于是,与型号相关的材料和工艺研究在型号立项之时才开始搞。
通过较短的时间无法完成先进材料和工艺的科研任务时,就必须修改发动机设计指标、导致航空发动机研制周期大大延长甚至致使型号研制失败。
而国外广泛开展各项预研工程积累科研和工业实力,在需要进行型号研制时,立刻就能拿出现成的材料和加工工艺。
近年来,我国也开始反思教训,学习国外先进经验开始进行预研工程,预计在十一五和十二五期间,这些基础研究项目将大量的开花结果。
航空发动机作为需要漫长研制时间来精心雕琢的“工业王冠”,其本身的技术难度虽然达到了人类工业领域的顶峰,但是我国航空发动机发展史证明,突破技术并不是最大的“拦路虎”,重要的是对航空发动机研制需要长时间,大投入和基础科研的特点有清晰的认识。
从正确的认识出发,制定基础科研和工程发展长远规划,并且按照规划矢志不移的进行持续科学的科研管理是航空发动机成功研制发展的唯一发展策略。
它山之石:航空发动机研制经验谈以发动机技术为核心的气动热力学、材料学、结构力学和结构设计技术以及工艺技术构成的核心技术体系已经成为航空强国战略发展的重要支柱,也是我国目前少数几个没有取得完全突破的技术体系之一,堪称发达国家最后的“工业堡垒”。
与我国发展航空动力“以型号牵引技术甚至是整个航空动力工业水平”的老方针不同的是,欧美等航空强国极其注重基础研究和预研,其强大的法宝可以总结成三个关键词:预研工程,核心机计划,发动机系列化。
事实上,这三个关键的概念和理念是不可分割的一个整体,其构成了发达国家在航空动力发展上的整个思路体系的主干。
航空发动机的研究和发展分为:基础研究、探索发展(应用研究)、预先发展和工程发展。
中国和往往是有了具体工程发展型号的时候,才去搞基础研究、探索发展(应用研究)、预先发展,打算通过一个型号带动整个航空动力产业的进步。
而这条道路是不适合航空动力型号研制的客观规律的。
航空发动机尤其是军用大推涡扇机是一个国家工业和科研体系最高的技术成就,发展科学不能有太强的功利色彩,等到需要的时候再去从头研制总是远水解不了近渴。
核心机从物理概念讲,是在燃气涡轮发动机中由高压压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮组成的核心部分,它不断输出具有一定可用能量的燃气,因此又称为燃气发生器。
从技术途径讲,是利用在探索发展(应用研究)得到验证的先进部件组成核心机。
其主要特点是叶片比较短小,工作环境温度高、压力高、转速高、承受的应力大,在使用中这部分的故障率多。
因而采用的工艺复杂,材料昂贵,其研制成本和研制周期在发动机研制中所占比重大,。