昆侖發動機發展史

“昆侖”是我國第壹臺完成自行設計、試制、試驗和試飛全過程的航空發動機，是目前我國最先進的中等推力軍用渦噴發動機。經過數百次嚴格的地面試驗和空中試飛，該發動機於2002年7月由國家軍品定型委員會正式批準設計定型。它的研制成功，使中國成為繼美、俄、英、法之後，世界上第五個自主研制航空發動機的國家。昆侖發動機的軍用代號是渦噴14。據昆侖發動機總設計師嚴成忠介紹，其性能超過了過去中國軍機所有國產發動機，包括最好的渦噴13B。昆侖發動機的設計單位是中國第壹航空沈陽發動機設計研究所。開發周期長達18年。項目時間為1984。試飛持續了8年。航空發動機是知識密集型、技術密集型和資本密集型產品。它的開發是壹個高技術、高風險、長期、高投入的項目。沒有堅實的技術經濟基礎，研制航空發動機，尤其是軍用航空發動機是不可能的。目前世界上真正能自主研發航空發動機的國家只有美、俄、英、法四國。自1956沈陽航空發動機廠成功仿制第壹臺渦噴-5發動機以來，我國航空發動機工業壹直以仿制和改進他國發動機為主。雖然我們自己研發了幾款發動機，但都因為各種原因中途夭折了。“昆侖”發動機的研制成功，標誌著我國真正完成了航空發動機自行設計、試制、試驗、試飛的全過程。中國航空工業發展裏程碑式的“昆侖”發動機，是由沈陽發動機設計研究院、沈陽黎明航空發動機集團、Xi安航空發動機(集團)有限公司、貴州紅林機械有限公司等34家單位聯合研制的渦噴發動機，經過數百次嚴格的地面試驗和空中飛行試驗，於2002年7月由國家軍品定型委員會正式批準設計定型。昆侖發動機是我國最先進的中等推力軍用渦噴發動機，可用於殲7、殲8系列飛機。該發動機在性能和使用壽命上仍有發展潛力，其發展類型也能滿足中國空軍對中大推力級渦噴發動機的需求。它的研制成功，標誌著我國航空發動機從測繪仿制、改進改裝進入自主發展的新階段，結束了我國無法自主研制航空發動機的漫長歷史，也標誌著我國航空發動機設計翻開了自主發展的新篇章。“昆侖”發動機是沈陽發動機設計研究院研制的第壹臺中等推力加力渦噴發動機，全面執行國家軍用標準《航空渦噴、渦扇發動機通用規範》(GJB241-87)。“昆侖”發動機的研制成功是中國航空工業發展史上的壹個“裏程碑”。新技術的結晶“昆侖”發動機完全按照最嚴格的國家軍用標準研制。通過了近乎苛刻的地面試驗和長時間飛行試驗，具有更好的性能、更高的可靠性、耐久性和發展潛力。相比仿制發動機，昆侖發動機從設計、制造、試驗、試飛到定型的全過程，任何技術細節和設計思路都非常清晰。復制壹個引擎的過程好像是摸著石頭過河，存在知其然不知其所以然的現象。所以壹旦出現問題，我們往往要回去重新找出設計思路。而且由於仿制的原型機發動機技術已經過時，在提高性能方面的基礎限制，往往很難采用更新的技術。為了提高發動機的性能，有時需要犧牲發動機的結構強度儲備和安全壽命儲備，影響了發動機的可靠性。昆侖發動機的強度和使用壽命是嚴格按照國家軍用標準的要求設計的。其低周疲勞壽命試驗以兩倍的指標進行，使得發動機壽命遠高於現款車型，性能大幅提升。在指標要求嚴格、試驗設備缺乏、研制經費緊張等不利條件下，昆侖發動機各參研單位歷盡艱辛，頑強拼搏，歷時10余年。他們先後攻克了高低壓壓氣機不匹配、高壓渦輪葉片斷裂、振動、高空大量米喘振停車、高空小米速切斷加力停車等數十項重大關鍵技術，排除地面試驗和空中飛行試驗故障數百次。根據研制任務書、型號規格和空軍附加試驗要求的規定，全面完成了地面考核試驗和空中飛行試驗，設計定型，具備裝備中國空軍的條件。在整個研制過程中，已經完成了603個部件上萬小時的試驗，整機進行了上千小時的試驗和大量的空中飛行試驗。試驗項目之多、範圍之廣、難度之大，在國內航空發動機發展史上前所未有。昆侖發動機在繼承成熟技術的基礎上，采用了定向凝固、無余量精密鑄造、復合材料冷卻空心渦輪葉片技術等近40項新技術、新材料、新工藝，在世界先進發動機上都有應用。這些技術的應用，有效提高了渦輪前溫度，大幅提升了國內同材料水平發動機的推力。同時，“昆侖”發動機還采用了環形燃燒室、先進陶瓷塗層、數字防喘振系統、狀態監測等技術，有效提高了發動機的穩定性和可靠性，單位推力和單位迎風面積接近80年代中期世界先進水平。滿足不同需求的改進改型實踐證明，航空發動機的改進改型具有投資少、風險小、研制周期短的特點，能夠快速滿足客戶的需求，使制造商在市場競爭中占據有利地位。西方四大發動機制造商都采用這種方法研制航空發動機。中國“昆侖”發動機的研制也在使用這種方法，並研制了幾種改型。“昆侖”I是原型機的1變種，性能與原型機相同。為了滿足飛機的要求，對外部機匣、附件和管路進行了適應性改進。“昆侖”ⅱ是在“昆侖”原型機的基礎上發展起來的推力增加型。它在不犧牲發動機可靠性、耐久性和工作裕度的前提下，利用先進技術增加發動機的空氣流量，提高其部件的效率，減少空氣泄漏和流體損失，從而大大提高發動機推力，降低油耗。此外，為了提高“昆侖”ⅱ的先進性，提出了數字式電子調節系統。為了驗證昆侖ⅱ的技術可行性，早在幾年前，沈陽黎明航空發動機集團公司和沈陽發動機設計研究院就開展了關鍵部件和關鍵技術的試驗研究，並取得了很大進展。2002年3月，在已工作350小時的壹架“昆侖”基礎上，改裝成“昆侖”二號驗證機。發動機的首次裝配和試車進展順利。經過6小時36分鐘的初步調試，發動機性能達到或超過設計指標，試車數據重復性好。測試表明，昆侖ⅱ的性能已經達到或超過了設計指標。在發動機推力大幅提升的同時，燃油消耗率大幅降低，發動機的經濟性顯著提升。在相同的載油量下，可以增加飛機的航程和作戰半徑。在壹臺原型機改裝驗證機上，第壹次試車的性能就超過了設計值，這說明發動機的性能還有壹定的裕度。昆侖ⅱ依然保留了維修性好、壽命長、左右發動機可互換的優點。當飛機對發動機推力有較大需求時，用昆侖二代替換現在殲7、殲8飛機的發動機很容易。昆侖ⅱ推重比7∶1，最大外徑882 mm，總長4635 mm..昆侖的另壹個產品是QD-128中功率燃氣輪機。具有功率大、效率高、體積小、汙染少、運行可靠、價格低等特點，可用於發電或熱電聯供、地面輸氣增壓站，也可用於船舶動力。其主要設計性能參數見表2。QD-128工作可靠性優異，使用壽命長，燃氣發生器大修間隔不低於6000小時；動力渦輪大修間隔為20000小時；動力渦輪的總壽命為100000小時；氣體發生器的總壽命為40，000小時。