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却偏偏造不出先进的航空发动机,太行发动机由

日期:2019-12-12编辑作者:mgm6608美高梅app下载

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航空发动机作为“航空之花”,可以说是航空技术和工业积累的完整体验。而中国的现代化工业起步比国外晚,技术也比较落后,这让中国的航空发动机水平和中国航空整体水平相比较低,但按照水桶理论,中国航空发动机的短板影响了整个航空工业的实力,而我国在外销战斗机有些机型使用国外发动机,也有被国外扼喉的可能,发展中国的先进发动机是中国航空工业急需解决的问题。最近,一组歼20战斗机照片,引起国内外媒体高度关注,那就是正在陕西西安试飞的歼20战斗机的发动机发生很大变化,据悉,一架歼20战斗机的两台发动机不同,其中一台是国产去呢FWS-10B“太行”改进型发动机。图片 2歼20据了解,目前,歼20战斗机除了这架实验飞机之外,其它飞机全部装备俄制AL-31FN发动机,不过,中国航空人一直没有在这个问题上放松,早在2013年,中科院出炉一份战略研究报告,报告中披露了在未来10年中国可以研发一款航空发动机,可以改变中国航空发动机落后现状。而这款航空发动机采用了全新原理,使用自主创新的新型增压原理,可大大提升发动机的推重比。目前来说,中国的“涡扇-10”太行发动机的推重比在8左右,而最新的“涡扇-15”峨眉发动机的推重比在10左右,和国际先进的航空发动机相比仍然有差距,比如美国F22上使用的F119发动机推重比达10.2,而F35使用的F135发动机达到了11.7。而中国的全新技术采用系统发展压缩系统气动、结构设计方法,构建新的高推重比航空发动机体系,在这个体系的帮助下,中国可以通过新原理研发新型航空发动机,推重比可以达到15。除了战斗机用小涵道比高推重比的涡扇发动机外,中国在大涵道涡扇发动机、直升机用涡轴发动机等方面依然和世界有较大差距。运20和直10等先进机型都是由于发动机的不足而不能发挥全部的能力。而近些年,中国也加强了和国外先进发动机制造工厂的合作,试验新型大涵道比涡扇发动机以及新型的涡轴发动机。未来中国航空工业存在的先进机型造出来却要等先进发动机的现状可能会扭转。现在距离2013年的报告已经过去3年,中国的航空发动机行业又有了更新的进步。军事专家雷泽告诉记者,虽然最近有消息称,中方自行研制的FWS-10B“太行”改进型发动机获得了成功,已经设计定型,但FWS-10B发动机的最大推力只有不到13.3吨,而俄制AL-31FN-M1发动机达到了14.6吨,这些发动机对于歼20战斗机来说,推理上还远远不够,未来歼-20的原配发动机——WS-15发动机还需要进一步加快研制速度。歼-10战斗机使用的发动机叫做太行发动机,也叫涡扇10系列发动机。太行发动机的研制始于上世纪八十年代末,2005年12月28日完成设计定型审查考核,历时18年。太行发动机是中国首个具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡轮风扇发动机,它结束了国产先进涡扇发动机的空白。太行发动机由中国606所研制,是国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机。采用大推力函比及全自动数字化控制系统,最大推力不超过12000公斤。目前主要用于装备中国第三代高性能歼-10战斗机。从歼20首飞发动机声音判断,绝对是新型的大涵道比发动机,它的涵道比超过歼10、SU27和F22三种战机。流传的视频显示了“歼-20”的起飞过程,从中看到,起飞时并没有看到发动机尾部的喷火,这足以显示中国“歼-20”的发动机喷口红外隐身技术已达到了世界一流。据资料显示,F-22同样使用了先进的红外隐身技术,通过喷流冷却矩形喷口,垂尾、平尾、尾撑向后延伸,可遮蔽发动机喷口的红外线辐射。在炽热喷流飞出尾喷口前就得到了降温,因而红外特征显着降低。而歼20的发动机喷口竟然如此完美,很多外军专家看后都表示不可思议。有消息称,歼20用的发动机是WS-15大推力发动机!但外界对该型发动机的性能表示怀疑,其中噪音最大的要数来自美国,在美国人眼里中国应该是一事无成才对,就凭中国闭门造车能够研制出最新一代航空发动机简直就是天方夜谭。果真如此吗,这只能说美国人高傲自大惯了,说句最通俗的话就是,美国的误判已经形成其的专利,没必要去争辩。WS-15全称涡扇15“峨眉” 涡扇发动机,是为我国第四代重型/中型战斗机而研制的小涵道比推力矢量涡扇发动机。WS-15主要用于双发重型隐身战斗机歼-20。WS-15由606所、624所、614所、410厂、430厂和113厂等单位专家组织研制。“峨眉”航空发动机的技术验证机在2006年5月首次台架运转试车成功。这标志着我国在自主研制航空发动机的道路上又实现了历史性跨越,在研制我国第四代中型战斗机的征程上迈出了坚实的一步。2011年中航黎明完成了ws-15验证机的交付。保节点是2020年完成研制。WS-15发动机技术数据:最大加力推力:16186.5daN,中间推力:10522daN,加力耗油率:2.02kg/daN/h,中间耗油率:0.665kg/daN/h,推重比:8.86,空气流量:138kg/s,涵道比:0.382,总增压比:28.71,涡轮进口温度:1477℃,最大直径:1.02m,长度:5.05m,质量:1862.3kg。WS-15发动机在试飞时的推重比是8-9,而后期发展计划是10,水平大体在中上游。单按推重比和推力来算,排名如下美F-119为11.7俄AL-41为11.1美F-135为10+欧EJ-200为10.2中WS-15为9-10研发背景中俄于1992年春天开始展开艰苦谈判,在经过3年的拉锯之后,因为俄罗斯的经济状况很差,用于军工科研的经费很少很少,又因为在92年明斯克马丘丽莎会议雅克-141被终止后,R-79发动机没有了使用对象,又没有其他的战斗机使用此发动机,所以“联盟”航空发动机科研生产联合体的经济状况很差,在这种状况下,1995年6月,中俄签订了转让R-79发动机生产许可证的协定。1996年8月,俄罗斯的“联盟”航空发动机科研生产联合体向中国方面交付了R-79发动机的全套设计图纸及技术资料 ,特别是引进了制造R-79发动机核心机的生产设备及生产制造工艺资料。遗憾的是用于雅克-141的R-79B-300发动机矢量喷管技术却没有得到。后来,1998年亚洲金融危机时俄罗斯经济也陷入多重危机,中国此时不仅购买了用于雅克-141的R-79B-300发动机矢量喷管技术,同时也取得了莫斯科联盟航空发动机科技集团研制的推力为20吨的R179-300发动机设计方案和R-79M的设计图纸和技术资料。R179-300发动机这台发动机是为垂直起飞歼击机雅克141研制的R-79V-300发动机的进一步发展。在这种背景下,1996年初,江和甫协同刘大响院士负责组织“九五”国防重大背景的预研项目——某新型涡扇发动机关键技术预研工作。组织完成R-79发动机的核心机的测绘仿制工作;R-79发动机的高压压气机、燃烧室、涡轮三大核心部件等比例的测绘仿制工作。进行理论方法、计算方法和试验方法的探索研究;以突破先进部件关键技术为主,重点围绕三大高压部件等比例全尺寸试验件的工程设计和试制及试验以及其相关的强度、控制等系统进行综合应用研究,在三大核心部件的测绘仿制中,大胆倡导采用了航空动力许多前沿设计技术成果和大量应用新材料、新工艺,从而突破了120余项关键技术。624所在取得了莫斯科联盟航空发动机科技集团研制的推力为20吨的R-79-300发动机设计方案和R-79M的设计图纸和技术资料后, 研制了YWH一30—27核心机,YWH一30—27核心机就是以R-79发动机核心机为基础进行深度开发的.CJ-2000是以YWH一30—27核心机为基础进一步开发的,WS-15是CJ-2000的型号研制的代号。而就歼20试飞是在万众瞩目,且还有美国防长眼睛在盯着的情况下,能毫不犹豫一飞升天,说明了我们的发动机设计人员已有了充分的自信,这种自信将成为中国四代提前列装中国空军的一种保证,相信歼20试飞已经获得了很大的数据收获,同时为中国新一代战机和航空发动机打下坚实的烙印,向世界证明,中国军工世界一流,并有望与美英法争夺新一代航空发动机桂冠。

不过由于涡扇15发动机的核心机是我国国产的,因此不存在太行发动机那种直接带入部队的故障病根,随时有问题都可以发现是什么地方的问题,毕竟太行发动机的核心机是测绘仿制,一旦出现问题还不能从核心机上进行修改,导致很多问题长期得不到有效解决。所以,对于涡扇15发动机,我们还是要有信心的,毕竟他是一款凝聚了我国航空人多年心血的世界一流航发。

  目前,在此前“太行”发动机初始型号上未曾使用的单晶涡轮叶片和整体粉末冶金涡轮盘等关键技术,均已突破技术瓶颈开始规模化生产,将进一步提升中国航空发动机的整体制造水平。目前,改进后的“太行”发动机推重比已经得到显著提升,同时还存在相当巨大的改进空间。航空发动机的研制本就是一个不断改进的过程,从设计定型到成熟动辄二十年甚至更长。稳步前进的“太行”有实力成为国产新一代战机的主要动力。

在这种背景下,1996年初,江和甫协同刘大响院士负责组织“九五”国防重大背景的预研项目——某新型涡扇发动机关键技术预研工作。组织完成R-79发动机的核心机的测绘仿制工作;R-79发动机的高压压气机、燃烧室、涡轮三大核心部件等比例的测绘仿制工作。进行理论方法、计算方法和试验方法的探索研究;以突破先进部件关键技术为主,重点围绕三大高压部件等比例全尺寸试验件的工程设计和试制及试验以及其相关的强度、控制等系统进行综合应用研究,在三大核心部件的测绘仿制中,大胆倡导采用了航空动力许多前沿设计技术成果和大量应用新材料、新工艺,从而突破了120余项关键技术。

WS-15“峨眉”属于第四代大推力涡扇发动机,整体性能与F119类似,甚至部分性能有些超出。

由于WS-15发动机的还未服役,所以其性能只能根据F119推测出来,根本无法知道具体的性能数据。即便是有,也是猜测的,所以说WS-15的性能只能大概说一下。WS-15发动机的军用推力近110千牛,最大加力推力推力近160千牛,寿命近8500小时,推重比在10左右。以上数据只是推测,估计和F119在伯仲之间,差也差不多,强也强不多。

  航空发动机之所以被比作现代工业“皇冠上的明珠”,就是因为其在一定程度上集中了现代工业的顶尖技术和工业成果。航空发动机的研制,必须借助大量的经验数据,且这些数据只能靠自己试验获得。这其中,购买原材料、加工试验件、研制试验设备、研究试验技术都需要消耗大量的物资和能源。这也难怪过去50年,美国投入航空发动机的预研经费就超过1000亿美元,尤其是装备美国F-22战机的F119发动机,从最初的部件研究到具备完全作战能力历经32年,其中仅验证机研制和原型机研制就投入了多达31亿美元。当然,航空发动机研制虽然“烧”钱,但研制成果运用的时间也很长,国际上经常出现一些型号的航空发动机成型后三四十年还在使用,我们研制“太行”发动机也必须经历这样一段艰辛过程。

WS-15“峨眉”发动机则属于标准的第四代发动机,推重比为10,预计其单台最大可能突破16吨,和美国F-22A隐身战机装备的F-119发动机基本处于同一水平,两台WS-15“峨眉”发动机足以让重型的歼-20隐身战机拥有澎湃动力,意义非凡。

  航空发动机这一“工业之花”,是高度技术密集型产品,但长期以来,我国研制的航空发动机多为苏制或欧美发动机的仿制或逆向工程,那么自主研发的发动机就真的没有吗?当然有,但其中有半途而废的涡扇6,也有时至今日仍处于攻坚期的诸多型号。这并不是说我国的航空发动机工业不行,而是因为这是一个需要经验和积累的行业,中国航空工业人从零开始白手起家,达到今天的水平已实属不易。

可以说,WS-15发动机是赶上国际第四代大推力发动机,拉近与国际发动机最先进技术的产物。

WS-15发动机赶上了F119,同时也解决了歼20战斗机动力不足的境地,只是这些需要WS-15发动机装机使用才行。目前WS-15的状态究竟发展到了哪一步,外界是不会知道的,究竟多久才能装上歼20,还是个未知数。自己发展的同时,别人也没闲着,F135发动机的最新改进型号推力已经达到了20吨的级别。但国产第四代,第五代单晶敢问合金估计也在紧锣密鼓的研制中,研制出赶超F135最新型号的发动机也只是时间问题。不能否认的是,WS-15是令国人扬眉吐气的一型发动机。

WS15有一个更漂亮的名字,名唤“峨眉”。所谓峨眉天下秀,有了它,我们的“威龙”,才能有一颗强大的龙之心,如今它正在成为数以万计的科学家、科技工作者和工程技术人员,竭力攀登的一座山峰。它光辉的日出,将迎来我国骨干战斗机歼-20绚丽的明天。所以也请记住它的名字——峨眉。

“峨眉”的地位。总听见人们说我们航发差距很大,不知以为“峨眉”是什么,作为五代战斗机的心脏,可与世上任何航发强国等肩并类的一型发动机,也可以公开地说,“峨眉”的成功,即意味着我们完成了追赶。其意义无论怎么估计,都不过份,只是需要一点点时间。这一时间的节点,就在三年以内,三年以内说明什么,从差距20年直接清零,我们不再战斗机航发上落后,三年对比20年,可以说是短暂,反映了我们技术进步的快节奏,进步巨大,成就斐然。

发动机的真正难点。说到发动机,内行人一向总在说,是材料、装配和实验,材料技术是瓶颈,而装配和实验需要时间。这话是不错的了,但魂舞大漠的认识是,机制、人才和资金。机制理顺了以后,比如我们成立了航发集团,就是向理清机制迈出的一大步。机制不顺,有重复建设的问题,有不能集中力量的通病,发展缓慢在所不免。人才不能快速成长,首在机制,要有一个安心的环境,来促使人才队伍成长。资金当然,没有钱,什么事也干不了,做不成,如今我们算是有了一点钱的,只要坚持持续高投入,就没有过不去的火焰山。我们的发展正能说明,一通百通,一顺皆顺。

  太行,是一个永恒的话题。这个号称“天下之脊”的山脉,中国第一台大推力涡扇发动机以此命名,其含义不言自明。航空工业被比作现代工业的“皇冠”,而在航空装备中,最受关注的当属航空发动机,因此更被称为现代工业“皇冠上的明珠”。

图为装备太行发动机的歼16战斗机,太行发动机已经量产超过400台,装备了上百架我国国产重型四代战斗机。

  我国的航空发动机事业,是从上个世纪70年代开始初步摸索,到上个世纪80年代才正式起步的。那时候,我国在航空动力方面与西方发达国家的差距已经拉到20年以上。上个世纪50、60年代,我国虽然从苏联引进了几型发动机进行生产,但苏联只转让生产图纸,且多为即将淘汰的落后型号,即使我们花再大的代价也买不来航空发动机的核心技术,自主创新是唯一出路。“太行”发动机也叫涡扇10系列,从1978年开始预研,1987年正式立项,2001年在一架苏-27战斗机上完成首次试飞,直到2005年完成设计定型审查考核,2006年3月24日正式设计定型,前后历时19年之久。“太行”发动机的研制成功,标志着我国在自主研制航空发动机领域实现重大跨越,对加速我国航空发动机事业跨越式发展打下了坚实基础,也对加强国防现代化建设具有十分重要的意义。

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  厚积只为瞬间爆发

WS-15的涡轮叶片和涡轮盘使用的材料已经不逊于F119

WS-15发动机的高低压涡轮叶片和涡轮盘会使用国产第三代单晶高温合金DD409。其性能相比国际上的美、日等国的CMSX-10、TMS-75也一点不差。DD409单晶高温合金是由铪、铼、钨、钼等大量合金元素制成的,其耐高温、抗氧化、抗疲劳、抗腐蚀等性能。也就是说,DD409单晶高温合金在近1200度以上的超高温环境下也有较高的强度,不会因为温度的急剧变化而发生形变。也正是DD409单晶高温合金的应用,才使得WS-15发动机的整体性能赶上F119。

  大推力发动机是战机的“心脏”,在这方面我国长期依赖国外进口,突破技术瓶颈装上“中国心”,是航空工业多年的夙愿。目前,“太行”发动机改进型号已经完成了全权限数字电子控制系统的研制,可从发动机的传感器中获取数据,对发动机进行改变喷口面积、监控发动机状态、诊断故障等一系列复杂控制,同时推力也增加到了14吨。改进型的“太行”发动机已经装备于歼-10C战机上,技战术指标进一步增强。从此之后,包括歼-11、歼-16、歼-20等后续型号战机都将获得一颗智能的“中国心”,同时还有14吨级的澎湃动力。

其次是涡扇15发动机在三维失量尾喷上非常先进。我国正在歼10B战斗机上测试一款新兴的隐身轴对称三维矢量尾喷管,该尾喷管可以帮助飞机发动机的喷射气流偏转,并且因为采用了15片收敛片,因此对尾部排气的聚集效果比F22战斗机使用的偏流板形式更好,储存了飞机发动机的推力,因此涡扇15发动机可以帮助我国新一代战斗机,比如歼20具备矢量机动能力。

  长期以来,一直有人不理解,为什么我们造得出“长征”火箭、“神舟”飞船,造得出“北斗”卫星、“枭龙”、“猛龙”,却偏偏造不出先进的航空发动机。

传了5年之久的涡扇-15发动机,到底实体机长啥样呢?

涡扇-15“峨眉”发动机,我们至少听闻这款发动机代号已经5年。这款发动机欧诺个2013年年底陆续有小道消息传出中国要积极进行研制后,我们发动机领域终于可以赶超一把了。但实际上我们看到已经过去5年了,涡扇-15暂时还是没有曝光自己的实体机和原型机,一切数据仅仅是我们猜想的。

涡扇-15“峨眉”发动机最为主要的用户就是中国歼-20隐身战斗机。因为歼-20隐身战斗机使用的俄罗斯制造的AL-31FN发动机太寒酸了,基本达不到我们军迷设想那种,类似F-22战斗机,强劲的动力,长达半个小时的超音速巡航等等。

中国涡扇-15“峨眉”涡扇发动机当初的性能指标,肯定和美国普惠F-119相当,这就是F-22战斗机使用的发动机,并且大大领先美国普惠的F100发动机。F-100这款发动机是目前美军F-15动力装置,也是美国曾经最强大的动力。涡扇-15“峨眉”涡扇发动机推力据称可以超过18吨,推崇比超过9。帮助歼-20隐身战斗机想F-22战斗机一样,超音速巡航半个小时之久。涡扇-15“峨眉”涡扇发动机最后取代俄制AL-31,成为中国未来战斗机的主要动力。

但是现实就是我们如何发展涡扇-15“峨眉”发动机。当下我们自己的涡扇-10发动机在产量上确实不是那么多,歼-10、歼-20服役型号暂时都没有安装。这导致了中国战机仍然严重依赖俄罗斯进口发动机。涡扇-15“峨眉”发动机如果能即使出现,那么将大大帮助中国解决重要的发动机问题,我们还需要加把油!

  终究是一颗“中国心”

众所周知,现阶段歼-20隐身战机仍然是使用升级改造后的俄制AL-31F涡扇发动机和国产WS-10“太行”系列发动机,尽管它们的推力有所增加,使用寿命,可靠性都有提升,但实际上这两款发动机仍然是第三代发动机,和美国的F100系列发动机属于同代产品,推重比大约为8。而且F100系列发动机早在1974年就开始在F-15战斗机上装备使用,并进行一系列升级改进后达到完全成熟可靠状态。而中国的WS-10“太行”系列发动机是在2010年以来才逐步堪以大用,并推出多种改进升级型号,比F100系列发动机差不多迟了30年。

  监制:光明网科普事业部

图为美国F135大推力航发,他是世界上推力最大的战斗机航发,涡扇15的推力已经和他平齐。

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