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中国的航空发动机很难:设计和材料远远不够。

时间:2019-01-06 10:38:30 来源:杏耀平台 作者:匿名



最近,美国《外交政策》杂志发表了一篇题为《中国为赶上西方军事水平所需要的技术》的文章。缺乏这篇文章的整体论点。它只不过是在“中国威胁论”的前提下,以及中国企业与国外高科技企业之间的技术合作,推测中国所谓的“主义威胁”。但值得注意的是,本文还提到了中国公司与外国公司在航空发动机领域的合作。例如,加拿大普惠公司出售可用于控制中国10直升机引擎的软件;通用电气公司与中航工业研发合作等,再一次让人想起中国军工业的航空发动机“难题”。

限制了许多设备的发展

随着近年来中国航空业的巨大进步,中国的航空发动机制造水平也越来越受到关注。 “中国在J-11战斗机计划中遇到了一些问题,包括无法保证发动机的可靠性和使用寿命。”报告不时在报纸上看到。

毋庸置疑,虽然中国航空业取得了巨大进步,但航空发动机与发达国家之间仍存在一定差距。一些航空设备仍需依赖进口发动机。

一位中国军事专家提醒说,不仅航空业受到当前中国航空发动机水平落后的制约,而且还涉及许多设备。例如,在船舶领域,从航空涡轮发动机改进的燃气轮机已成为许多海军水面舰艇的标准设备。在外国战舰中,从导弹艇到气垫登陆艇,从护卫舰到两栖攻击舰,大型和小型水面舰艇都配备了燃气轮机。这还没有被视为非公用设备的新概念,例如常规潜艇的闭式循环燃气轮机。如果一个国家的燃气轮机水平太落后,该国船舶的性能,设计布局等将不可避免地受到影响。同时,燃气轮机在各种民用机器的动力中也占有非常重要的地位。

工业积累

由于航空发动机如此重要,目前的发展难度在哪里?据专家介绍,目前航空发动机的研发难点主要集中在设计,材料加工和装配上。

首先,从历史上看,航空发动机性能的每次革命都始于设计变革。从活塞发动机到涡轮喷气发动机,从涡轮喷气发动机到涡轮风扇发动机,遵循这一规则。即使是具有出色性能而没有革命性变化的发动机,其设计也是独一无二的。因此,如果您想要实现卓越的设计,您必须首先拥有一支高素质的创新团队。二是发动机材料的发展。航空发动机开发的本质是允许航空发动机在尽可能小的重量和尺寸下实现尽可能多的推力和可靠性。再加上高温,高压,高速工作环境的影响,发动机对所用材料有较高的要求。因此,航空发动机的发展对一国的材料科学发展水平有较高的要求。

最后,只有好的设计和理论材料是不够的。还需要将材料制成所需的部件并将这些众多的部件组装到发动机中。这种加工和装配工作涉及从冶金到机械制造和加工的一系列部门。

根据以上几点,专家们指出,航空发动机产业不仅仅是一个单独的工业领域,而是一个国家整体工业体系发展的反映。这不仅需要资金投入和技术进步,还需要长期的工业积累。纵观世界航空的历史和现状,可以发现航空发动机较发达的国家是老式的工业国,即使这些工业国家已经经历了衰退,它们也可以生产先进的发动机;而新兴工业国家,即使拥有雄厚的财力,航空业也取得了重要的成就和进步,其航空发动机产业发展最为缓慢。

有很多这样的例子。自20世纪30年代以来,英国航空业已经失去了霸主地位,但英国航空发动机技术一直处于领先地位。美国,苏联和德国工业强国的军用飞机装备精良,甚至部分依赖英国发动机。直到20世纪70年代,美国才使用英国开发的发动机装备军用飞机。英国的大型民用飞机发动机仍然是空客等公司生产的大型飞机的标准设备。

自苏联解体以来,俄罗斯经济长期以来一直低迷,这不可避免地影响着该国工业发展的整体水平。俄罗斯媒体警告说,俄罗斯航空业正面临激烈的竞争。但尽管如此,俄罗斯仍然有能力发射许多高性能航空发动机。

专家们得出结论认为,随着中国工业体系的实力不断增强,中国的航空发动机产业肯定能够取得突破。当然,这需要政府部门的持续投资,科研人员的努力以及一段时间的产业积累。世界名称“机器”看起来

航空发动机被称为“飞机的核心”。近年来,中国的航空工业频繁报道,各种新型飞机纷纷出现。然而,与飞机制造业的巨大进步相比,中国航空发动机行业与国际先进水平仍存在较大差距。

d-30

主要设备型号:Il-76大型运输机H-6K轰炸机运-20运输机原型机

在20世纪70年代,苏联成功研制出米格-25战斗机。米格-25战斗机的速度达到惊人的3马赫,是当时世界上最快的战斗机。能够实现如此令人印象深刻的成就的原因之一是该飞机配备了R-15涡轮喷气发动机。然而,该发动机还暴露出使用中的几个缺点,因此苏联决定为米格-25的“超级改进型”米格-31战斗机配备新发动机。

这款新发动机是D-30-F6涡扇发动机。该发动机一般具有9.5吨的推力,施加的推力为15.5吨,推力重量比为1: 3.8。但是,发动机并不是太靠近技术,所以发动机的尺寸非常大。在这种情况下,将其用作战斗机引擎的重要性并不显着。然而,在苏联拆除了D-30-F6的加力燃烧室之后,它成为了一种可以在客机,运输机和大型特种飞机上组装的双用途发动机。迄今为止,D-30发动机已经为Il-62M/MK飞机,Il-76系列飞机和Tu-154M系列飞机开发了几种改进型号。

据俄罗斯军方综合新闻网,“俄罗斯之声”等俄罗斯媒体和《汉和防务评论》杂志报道,中国自2009年以来分两批购买239架D-30KP-2发动机,用于进口伊尔-76大型运输飞机和国产H-6K轰炸机还将配备国产-20大型运输机原型进行试飞工作。

WS-10“太行”

主要装备型号:歼-11,歼-15战斗机

在20世纪80年代,中国开始为战斗机开发新一代涡扇发动机,这些发动机被编号为WS-10发动机。 2005年,WS-10发动机研制成功,中航工业将其命名为“太行”。 WS-10正在根据不同的需求开发一系列改进。据悉,WS-10“太行”发动机已在国产J-11战斗机上进行了测试。根据歼-15舰载战斗机的首席设计师孙聪的说法,装备有WS-10发动机的歼-15战斗机的作战半径超过1000公里。 WS-10“已达到可用状态,但为了达到非常理想的状态,仍有一些工作要做。”

AL-31F

主要装备型号:苏-27系列战机J-??10战机

1971年,苏联发射了第四代重型战斗机发展计划,后者是后来的苏-27战斗机。与此同时,该飞机组装的发动机项目也已启动。为了赢得这个项目,苏联土星设计局提出了一个名为AL-31F的计划,以与其他发动机解决方案竞争并最终获胜。

1974年,土星设计局制作了第一台AL-31F原型机。然而,在随后的测试中,土星设计局发现其性能远远不能令人满意,因此决定推翻AL-31F发动机的原始设计。直到1984年,新的AL-31F发动机才最终完成。受此影响,1982年当苏-27原型机T-10-1首飞时,它与上一代AL-21F-3发动机组装在一起。苏-27在最终确定之前也被拖入1985年。

这种滞后仍然值得。 AL-31F的总推力为7.67吨,后燃推力为12.5吨,推重比为1: 8.22。随后,AL-31F引入了一系列改进。一些改进的发动机配备了矢量推进装置,并且一些推力已经急剧增加。与此同时,AL-31F也为俄罗斯开发下一代重型战斗机AL-41F奠定了基础。

随着Su-27系列战斗机成为一代着名机器,AL-31F的卓越性能也得到了认可。在进口了大量的苏-27系列战斗机后,中国于1992年与俄罗斯签订了一份合同,要求俄罗斯开发和生产改进型的AL-31F以组装中国的歼-10战斗机。 1994年,该发动机研制成功并命名为AL-31FN。这种类型的发动机有一个20吨的加力燃烧室。中国购买了大约300架AL-31FN。F119-PW-100

主要装备型号:F-22“猛禽”战斗机

在20世纪80年代初,美国发起了被称为第四代的发展工作,后来又改名为第五代战斗机。美国对这一代战机的需求是着名的“4S”标准:超级机动性,超音速巡航,隐身和短距离起飞。除了“隐形”四个要求之一外,其他三个与战斗机的强大动力有关,因此对发动机的要求可想而知。

美国普惠公司陷入困境。 1985年,该公司推出了XF119发动机进行竞争。其竞争对手是通用电气的XF120发动机。紧接着,两台发动机装载了第二代战斗机的两个原型。通过深度飞行测试,XF119也改为YF119。 1991年4月,美国空军宣布YF-22将成为下一代战斗机,并宣布YF119成为下一代战斗机引擎。 8月,YF-22更名为F-22,YF119更名为F119-PW-100。 PW-100是F119的公司编号。

F119-PW-100最显着的特点是两个。首先,发动机实际上是推力重量比大于1:10的第一台发动机。这种强大的动力不允许F-22的最高速度达到米格-25的轻型马赫3,但它具有超音速巡航性能,即超音速飞行而不增加力量。其次,发动机喷嘴配备有矢量推进转向装置。这使得F-22能够在短距离内起飞,并极大地促进了F-22的机动性。

Pratt&Whitney随后开发了基于F119的F135发动机,配备F-35战斗机。