中国WS15航发调整设计指标零件数减少 5年内将定型

发布时间:2018-07-13 05:28
 

  7月7日,工程院院士刘大响在一次公开讲座中首次表示我国第四代军用小涵道比航空发动机项目进展顺利,将在未来3至五年内设计定型,媒体认为,这是有关我国第四代军用小涵道比航空发动机项目进展第一次有比较明确的报道,刘大响院士是我国航空动力发展的“泰斗级人物”,它主持完成了我国发动机高空模拟试车台主体设备设计、模拟试验技术研究和总体联合调试,取得重大科研成果,特别是负责完成了我国新一代发动机动力、以及高性能推进系统工程预研和先进核心机技术研究等重要项目,是我国航空发动机进行先期预先研究策略和计划(类似于美国IHPTET计划)的主要推动者,他的发言极具分量,真实性毋庸置疑。据了解,目前我国第四代军用小涵道比航空发动机项目主要包括两个型号项目,一个是大推力小涵道比涡扇发动机项目——涡扇-15,另一个是中等推力小涵道比涡扇发动机项目——涡扇-19,按照这两个型号的发展进度,显然这里指的是前者。

  航空发动机作为飞机的心脏,直接影响飞机的整体性能、可靠性及经济性,是一个国家科技、工业和国防实力的重要标志。第四代航空发动机在推重比上较上一代有了很大提升,从8级一次性直接提升到10级以上。典型的第四代航空发动机有美国的 F-119、F-120,F-135、俄罗斯的产品30,以及欧洲的EJ200等,其中F-119作为第四代战斗机F-22的动力装备系统,是当今航空动力技术最具标志性的成就,然而,第四代发动机研制不是从石头里蹦出来的,是扎扎实实进行几十年研究的成果,美国在第四代航空发动机领域的研究始于上世纪80年代末期,从上世纪80年代以来的航空发动机研制计划可以看出,美国这一领域的研究呈现跳跃式发展态势。1989至2005年的专利申请数量较少且差距较小,每年基本保持在个位数,这一时期美国为发展航空发动机技术制定了IHPTET计划,开始了第四代航空发动机的密集研发阶段。

  这一时期专利较少的原因有两个:一是航空发动机研发周期长,成果产出较慢;二是航空发动机的研发关系到一个国家的国防实力,最初的成果往往会进行国防保密处理,然而在随后的2006年至2012年期间,F-119发动机的相关专利发生了井喷,这就是IHPTET计划带来的丰厚回报,那么我国涡扇-15发动机可以确保在2025年上歼-20使用吗?答案是肯定的,我们的技术储备已经足够,类似于IHPTET计划的我国航空发动机预先研究计划,实现了我国发动机技术的几个比较大的飞跃,第一是完成了低展弦比叶片设计及制造,低展弦比叶片即宽弦叶片,它与窄弦叶片相比, 增宽了弦长,使压气机的长度缩短,抗外物损伤能力、抗疲劳特性和失速裕度有所提高。涡扇-15发动机2016年进入工程样机阶段后,对设计指标进行了调整,使用新一代宽弦叶片,可使涡扇-15压气机零件数减少,降低生产和制造费用成本。

  第二,是我国已经实现了空心复合材料叶片设计及制造,目前某型号涡扇-1XX发动机已经在2021号歼-20原型机上投入测试,这款发动机或已经开始使用空心复合材料叶片技术,采用上述复合材料和工艺的风扇叶片,不但明显减轻了叶片本身的质量,还减轻了其包容环、盘以及整个转子系统的质量,具有成本低、抗振(抗颤振)性能好、抗损伤能力强等特点,在解决涡扇-15整机振动问题上发挥了关键性作用。第三,我国在第二代数字电子控制系统、整体叶环设计、多斜孔发散冷却火焰筒结构、新一代板涡轮盘设计及制造技术、三维推力矢量喷口等一系列先导技术上获得了全面性突破,在2016年解决了整机振动问题之后,涡扇-15型号原型机的设计指标还在原有基础上进行了调整,提高了其整体性能要求,这些都是基于在基础性技术上的集中突破进展上的。

  毫无疑问,在世界上仅有的几个大推力第四代军用发动机项目上,我国目前的位置比较靠后,但航空发动机技术是一个积累性很强的实验性科学,没有大量的技术验证不可能有较好的结果,俄罗斯的产品30从开始研制到现在装机试飞走了接近30年时间,可谓苦难重重,所以,我国发展先进航空发动机同样要经受各种波折,这很正常,需要坦然面对,在发动机研发的世界里没有一蹴而就,只有一步一个脚印的踏实前行。(作者署名:军事天地)

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