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誰能詳細說說中國國產戰鬥機發動機的發展和裝備情況?

太行發動機的研制成功,標誌著我國已經進入世界航空強國的行列。昆侖巍峨太行無邊——中國航空發動機發展之路。

壹個國家沒有自主發展的航空發動機產業,就不可能有自主發展的航空工業。沒有先進的航空發動機工業,就沒有先進的航空工業。改革開放30年來,以太行發動機研制成功為標誌的中國航空工業,實現了從二代到三代、從渦噴到渦扇、從中推力到大推力的跨越。這“三個飛躍”標誌著我國已經具備了自主研制大推力軍用發動機的能力,我國主戰飛機裝備的發動機開始擺脫受制於人的被動局面。這是壹個歷史性的突破,大大增強了中國的軍事實力。

航空工業是知識密集型和技術密集型的高科技產業。航空發動機是典型的技術密集、附加值高的高科技產品。它要長時間在高溫、高壓、高速、高負荷等惡劣條件下反復工作,要求重量輕、體積小、使用安全可靠、經濟性好,所以必須設計加工精巧,附件必須用高性能材料合成。航空發動機研制技術難度大,投資多,周期長,風險高。世界上能搞飛機制造的國家很多,但能獨立研制航空發動機的只有美、英、俄、法等少數國家。

壹路艱辛後談“昆侖”

軍用航空發動機的核心技術被發達國家嚴格封鎖。走自主發展航空發動機的道路是中國的必然選擇。

20世紀60年代初,為了打破國際上對中國的技術封鎖,自主研發中國先進的航空動力技術,中國第壹航空公司沈陽發動機設計研究所在沈陽成立,壹大批企業家懷著航空報國的執著理想匯聚沈陽,開始了壹場艱苦卓絕的大會。

“昆侖”發動機從1984年6月開始,經歷了從驗證機到樣機的研制階段。軍方要求飛機原則上不做改動,將“昆侖”與現役同類發動機進行對比,使外形尺寸、氣流、安裝形式保持不變;要嚴格按照國軍標編制的型號規格進行研發,也就是要加緊達到國際先進水平,要求“昆侖”推力大、油耗低、可靠性和維修性好。

到1991年初,第壹航空動力公司設計的“昆侖”發動機根據空軍提出的要求,采用了許多新技術。兩次修改設計,攻克了壓氣機轉子葉片、渦輪葉片斷裂等關鍵技術。

“昆侖”研制遇到的最大問題是壓氣機喘振裕度不夠,導致高壓壓氣機和低壓壓氣機不匹配。在此之前,經過三年多的時間,研究團隊通過修改設計,提高了低壓壓氣機的喘振裕度。

1991年4月,我軍新型發動機入選動力裝置,被列為國家重點型號加快發展。1993 65438+2月12,昆侖首飛成功,這是中國航空工業史上值得紀念的壹天。首飛半年後,研究團隊進行了多次修改和測試。最後,高壓壓氣機采用了高膨脹和穩定增益的機匣處理技術,並以新結構取代了“放氣”裝置,最終攻克了困擾昆侖多年的高低壓壓氣機不匹配這壹重大技術關鍵。

“首飛不易,定型更難”。“昆侖”是第壹臺按照國軍標研制的發動機。為了壹絲不茍地執行國軍標和型號規格,課題組決心編寫符合要求的材料手冊。他們與航材壹所等20余家單位合作,收集了16000余爐10萬余條數據和17新材料的補測,歷時8年編輯出版了我國首部航空發動機設計材料數據手冊,不僅解決了昆侖發展中的燃眉之急,也為今後的航空發動機設計打下了堅實的基礎。

經過幾年的努力,數萬小時的零件測試和數千小時的機器調試,科研團隊先後排除了發動機振動過大、渦輪導向葉片燒蝕、火焰筒裂紋等上百起技術故障。已順利通過國內新研制發動機首次轉子過轉、斷裂、低周疲勞等部件試驗,整機調試考核,各部件環境試驗。

昆侖1997第四季度高空高馬赫數飛行試驗過程中,發動機有三次喘振停車。在飛行試驗現場,研究團隊首先在昆侖上進行了噴水強制呼吸試驗,以進壹步評估喘振裕度。從工作原理到設備選型,選材、供水加熱、防凍、過濾、測試、支撐結構等細節都嚴格把關。經過20多天的緊張水射流強制呼吸試驗,明確了故障原因,最終僅用4個月就徹底攻克了通常至少需要1年才能解決的高空大馬赫數停車。

借鑒國際先進的氣膜冷卻技術,課題組大膽采用復合材料氣冷空心渦輪葉片。這種葉片被譽為現代航空發動機技術的“皇冠上的寶石”。不僅包括先進的設計技術和高溫材料技術,還包括定向凝固技術、無余量精密鑄造技術、五軸數控鉆孔技術、磨料拋光技術、無損檢測技術、冷卻試驗技術和高溫塗層技術。為了捕捉復合材料空冷空心渦輪葉片的前沿技術,航電壹院組建了“國家隊”,集中了國內最優秀的設計、材料、工藝、加工、測試等方面的專家進行研發。經過八年的研究、改進、測試、改進和試驗,我們終於掌握了這項尖端技術。1997 12.20,我國第壹臺具有自主知識產權的“昆侖”高性能雙轉子加力渦噴發動機終於試制成功。

藍天紀念碑上寫著“太行”

日前,我國自主研制的大推力渦扇發動機“太行”通過設計定型審查,在行業內外引起強烈反響,引起國際關註。

2005年,航空動力壹所實現了太行發動機的設計,不僅實現了技術水平的飛躍,也實現了產品性能的飛躍。第三代渦扇發動機不僅比第二代渦噴發動機大幅提高了總壓比,而且比第二代發動機大幅提高了材料的使用溫度,同時對零件的加工精度要求也全面提高。這樣壹來,航空壹公司各研究單位將在“太行”發動機研制中突破“新材料”、“新工藝”等諸多難點,開展大量技術研究,同時對加工設備進行技術改造。由於渦扇發動機有涵道氣流,在發動機參數匹配上與渦噴發動機有很大不同。此外,由於進入加力燃燒室的氣流溫度低於渦噴發動機,難以組織燃燒。第三代渦扇發動機的部件水平高於第二代渦噴發動機,不僅設計難度大,還需要在試驗設備上進行相應的技術改造。

“太行”發動機的研制經歷了18年的風雨歷程。航空業通過開發這種模式獲益匪淺:

拿出壹個產品。“太行”發動機研制成功,解決了長期以來國產飛機動力由人控制的問題。多年來,我國的飛機壹直患有“心臟病”,即作為飛機“心臟”的發動機技術並不太硬。太行發動機是大推力渦扇發動機,屬於“第三代”級別。“太行”發動機的研制成功,可以為我國多種型號的飛機提供動力,壹定程度上解除了發動機對飛機發展的制約。“太行”發動機也為我們搭建了壹個平臺。在這個平臺上,我們可以更好更快地研發“太行”系列發動機,也可以更方便地進行新發動機的預研,大大縮短研制周期。

走出壹條路。通過18年的艱苦研究,走上了“以我為主,自力更生,創新超越”的道路。從技術上來說,包括零部件的設計,系統的設計,主機與加力燃燒室的匹配,系統與發動機的匹配,發動機與飛機的匹配,都是我們自己研發的技術,材料,加工,水平有了很大的提高。

帶壹支隊伍出來。這個團隊的成員,包括各級技術負責人、發動機設計師、型號研制經理,都是通過這個型號的研制成長起來的。其中,技術團隊尤其值得壹提。太行發動機剛研制出來的時候,技術人員大多是60年代畢業的大學生。通過太行的發展,年輕壹代成長起來了。從第壹航空動力院來看,設計師和總設計師都是80年代畢業的大學生。

創建壹個新模型。“太行”的發展打破了“壹廠壹機”的模式,搞專業化生產合作。“太行”發動機研制至今,已有40多個研究所,各研究所爭先恐後地采用新方法、新工藝,以創新思維攻克制造中的難關。他們欣然接受了壹航動力設計的葉片,組織攻關,生產出合格產品,提高了工藝水平。

形成壹種精神。通過18年的研究,“太行”形成了“執著、創新、超越”的精神。所有參研人員都充滿了對祖國航空事業的熱愛,始終以高度的敬業、奉獻、創新和嚴謹的科學態度,努力工作,刻苦鉆研,全心全意投入到型號研制中。

在“太行”發動機的研制過程中,遇到了風扇第壹級工作葉片斷裂等200多項技術難題和故障。采取了許多措施來解決這些問題,如改變“肩”的設計,改進榫的設計和采用阻尼。軸承故障,通過改善潤滑解決故障。汽輪機後支點潤滑油回油溫度高的問題主要是在“空氣系統”中采取措施解決的。

在“太行”發動機研制過程中,在設計上註重維修性,采用單元結構設計技術,建立完備的狀態監測手段,提供便利的保障設施。在幾個關鍵部件的重大設計中,我們進行集成創新,在預研的基礎上選擇了數十種新技術、新材料、新工藝,將預研成果與型號研制相結合,攻克了多項技術關鍵,在不斷增加工程經驗的同時,掌握了發動機的國際先進設計技術。“太行”發動機自行設計過程中采用的新技術包括進口變彎度導葉的三級風扇跨音速氣動設計;具有復合傾斜彎曲和扭轉的兩級低壓渦輪的三維氣動設計:低壓渦輪兩級導葉為空心三重整體精密鑄造結構,與高壓渦輪反向旋轉,效率達到國際先進水平。太行發動機復合材料外涵機匣是復合材料技術在國產航空發動機上的首次應用。復合材料外涵箱重量減輕30%;加力燃燒室為“平行進氣”式,工作範圍廣,重量輕,流體損失小。分區域分壓供油方案保證了發動機工作包線內的可靠點火和穩定性。尾噴管設計為全無級可調收斂擴散噴管,填補了國內空白。

“太行”發動機的研制成功,為我國未來航空軍用發動機的發展指明了方向:壹是要加強基礎研究工作。我國發動機設計隊伍基礎研究和基礎理論薄弱。因此,勢必要求我們提前關註新設計、新材料、新工藝,對結構、部件、工藝進行大量的研究和試驗。二是實現新機研發過程中硬件生產的快速響應。新型發動機的研制要分幾批,中國現在走壹批大概要3到4年。在壹些發達國家,發動機的生產時間只有6至9個月。如果我們的硬件生產周期能夠縮短,太行發動機的研制成功將會大大提前。第三,堅持不懈地加強發動機開發人才隊伍建設。從航電壹所的情況來看,技術人員的絕對數量少,占整個所的比例也小,不能適應發動機發展新形勢的要求,這支隊伍要進壹步擴大。

激情超越理論創新

中國壹航黎明航空發動機(集團)有限公司是中國航空發動機的主要制造商,他們對技術創新有著深刻的認識和獨特的見解。

總經理林左鳴在黎明公司工作期間,創立了以汽輪機制造技術為核心制造技術,帶領公司走上了科技創新興企之路。首航曙光的技術來源有三種,即自主創新、技術引進和合作開發,形成了多種形式技術來源相結合的創新體系。

同時,億航黎明非常重視軍用航空發動機的研發和生產,也非常重視國際合作。從80年代初開始,轉包生產從軍用生產線上的小零件小規模生產發展到建立專業化的轉包生產工廠,產值也從最初壹年的幾萬美元增長到現在的幾千萬美元。國際合作促進了科技創新能力的提高,向世界先進航空發動機企業學習了很多技術和管理經驗。

億航黎明研制生產“太行”發動機所用材料已立足國內並實現國產化,在材料攻關方面取得了壹定成績,但也存在壹些問題:新機研制周期長。試制和批生產混在壹起,設計和工藝協調不夠,技術質量問題得不到及時有效的處理,使得科研試制計劃無法按節點實現;新材料的工藝性能需要進壹步提高。GH4169合金壓氣機和渦輪盤的性能豐富度仍然較小,盤的性能和顯微組織在某些情況下達不到標準要求。新技術和新結構需要持續改進。縮放噴管是大型薄壁精密鑄件,對冶金質量和鑄件尺寸要求高,研制初期合格率低。針對以上問題,壹航黎明組建了項目專家“國家隊”,打破行業壁壘,強強聯合,優勢互補,享受成果,結合型號研制迎接挑戰,堅決攻克技術難關。

億航黎明董事長龐偉認為,企業的長期競爭力只能建立在自主產品創新的基礎上,並將技術創新視為決定公司生死的生命線。面對日益激烈的市場競爭,擁有自主核心技術,打造自主品牌,已經成為公司生死存亡的決定性因素。

億航黎明作為航空發動機企業,主要生產航空發動機、系列燃氣輪機和航空轉包件。公司擁有多項核心技術專長,如航空發動機裝配調試技術、機匣精密數控加工技術、冷軋及無余量葉片加工技術、特殊工藝焊接技術、熱噴塗表面處理技術等。面對這麽多復雜的工作現場,公司確立了三個層次的技術創新:壹是面向世界,博采眾長,高起點進行技術改造,保持技術裝備的領先地位;二是面向市場,不斷開發研制高技術含量、高附加值的新產品,保證高質量、低成本;三是面向未來,搶占航空制造技術制高點,進行自主創新,以先進研究為先導,確保航空制造技術的先進性。

變革是技術創新的核心。在過去50年的技術發展中,億航黎明積累了大量優秀的技術。從知識寶庫中吸取精華,分析其發展規律,就可以確定技術的發展方向。

跨越是技術創新的“支點”。目前,雖然壹航黎明已經具備了三代航空發動機的研制和維修能力,但為了快速提升自身的技術創新水平,公司正在大力開展四代機前沿技術的研究。

集成是技術創新的重要方法。近年來,億航黎明通過加強北京、上海、大連、俄羅斯的技術分中心建設,建立了院士工作站和博士後工作站。與航材壹院共建“國防科技工業精密鑄造技術研究與應用中心”;公司獨立與北航聯合成立“曙光-北航* *建築試驗基地表面工程中心”;參與“國防科技工業自動焊接技術研究與應用中心”,構建優勢互補、資源共享的技術研發創新體系,進行合理強強重組,形成強大的研發力量。目前,公司技術創新體系已形成先進研究層、產品設計和工藝制定層、現場指導服務層三級體系,不斷強化產品改進和改型設計能力以及對市場需求的加速響應能力。

首飛在即,我們將進壹步夯實發動機制造的技術基礎,增強發動機改進、延壽和可靠性增長的能力,努力提升整體水平,建立完善的集產品研發、工藝試驗和快速反應於壹體的技術創新體系。

為完善技術創新體制機制,億航黎明搭建了四大平臺,形成技術創新合力。

搭建技術輸出平臺。以技術中心為主體的技術輸出平臺,開展前沿技術的預研和技術升級。

搭建專業的COE平臺。將部分產品、工藝、工裝設計方面的專業人員輸送到生產線上,充實生產單元的COE,形成基於專業開發和零件典型特征的生產單元專業化技術應用體系。

搭建快速反應平臺。第壹步,整合資源,通過創造性地再造工作流程和管理機制,實現工裝和部分零件的快速響應。第二步,依托國家工程應用中心重點型號和技術改造,建設快速反應的基礎科研和實驗設施。

搭建技術創新平臺。突破整體葉盤制造、粉末冶金盤加工、寬弦風扇葉片制造、無余量單晶精密鑄造、新型密封結構件制造、復合材料構件加工、新型熱障塗層塗裝等關鍵技術。

“太行”發動機的研制成功,標誌著我國已進入世界航空強國行列。是改革開放為航空發動機行業指明了方向。是航空報國自力更生、自主創新理念的豐碩成果。是激情進取精神奏響的時代強音,是幾十萬航空兒女獻給祖國的壹束鮮花。

“昆侖”和“太行”兩款新型發動機的研制成功,凝聚了中國航空工業和國家各方面的力量。他們的貢獻,如雄偉的昆侖,無邊的太行,必將激勵航空人勇往直前。

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