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澎湃有力的,将提升运20载重

2019-08-21 21:16栏目:中国军情
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  提升运-20载重 变革高端装备制造

  “运-20上使用的发动机最终将会是我国自行研制的发动机,目前其研制进展很好!”中国航空发动机专家、工程院院士陈懋章接受本报专访时说出的这句话透着扬眉吐气的喜悦与自信。的确,中国工程技术人员经过长期科研攻关,终于有望研制出新一代“太行”发动机,“中国航空发动机行业正在筹谋一场漂亮的翻身仗”。

  出品:科普中国

  新“太行”打造中国动力

  自主研制 性能一流

  策划:白 璐

  “运-20上使用的发动机最终将会是我国自行研制的发动机,目前其研制进展很好!”中国航空发动机专家、工程院院士陈懋章接受本报专访时说出的这句话透着扬眉吐气的喜悦与自信。

澎湃有力的,将提升运20载重。  对“太行”发动机,军事专家王亚男评价说,它绝对可看做一颗中国航空发动机的种子,一旦发芽,将开出千种花。在陈懋章看来,这一评价并不为过,他说,这“太行”具有里程碑意义,其成功研发不仅标志着我国航空发动机的研发从涡喷发动机向涡扇发动机转变,而且使我国航空发动机实现由中等推力向大推力演进。有了“太行”之后,我国相关领域所需的发动机就可在此基础上进一步研制,也就是开出千种绚丽的花朵。

  作者:瑷敏工作室

  的确,中国工程技术人员经过长期科研攻关,终于有望研制出新一代“太行”发动机,“中国航空发动机行业正在筹谋一场漂亮的翻身仗”。

  事实正是如此,“太行”是我国军用机的动力,但播下的种子有望在一些领域生根开花。改进后的“太行”能用作其他海空主战装备的动力,其未来的大涵道比的加力改进型可以用于轰炸机,而大涵道比的无加力型可以用于诸如运-20等大型运输机。由太行发动机衍生的船用燃气轮机则可以作为驱逐舰等大型水面舰只的主动力。正如太行发动机总设计师张恩和所说的那样,“太行”为我国走航空发动机自主发展道路以及实现我国第三代战斗机动力装置,提供了保障,加速了我军航空武器装备跨越式发展。

  监制:光明网科普事业部

  自主研制 性能一流

  “太行”发动机推重比达到8,即产生的推力是自身重量的8倍,已处于世界先进水平。虽然与美国F-119发动机推重比所能达到的10相比,“太行”还有很大的改进空间,然而正像陈懋章所说:“发动机的研制是一个不断改进的过程,其从设计定型到成熟都需要十几二十年甚至更长。‘太行’正在稳步前进。”

  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”。

  对“太行”发动机,军事专家王亚男评价说,它绝对可看做一颗中国航空发动机的种子,一旦发芽,将开出千种花。

  白手起家 成果卓然

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  在陈懋章看来,这一评价并不为过,他说,这“太行”具有里程碑意义,其成功研发不仅标志着我国航空发动机的研发从涡喷发动机向涡扇发动机转变,而且使我国航空发动机实现由中等推力向大推力演进。有了“太行”之后,我国相关领域所需的发动机就可在此基础上进一步研制,也就是开出千种绚丽的花朵。

  自1956年第一台涡喷-5发动机在沈阳航空发动机厂仿制成功以后,中国航空发动机工业一直以仿制和改进为主,虽然也曾自行研制过几种发动机,但都因种种原因半途而废。一直到2002年“昆仑”(涡喷-14)发动机设计定型,标志着中国第一台自行研制航空发动机诞生,中国一跃成为继美、俄、英、法后第五大航空发动机生产国。

  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。

  事实正是如此,“太行”是我国军用机的动力,但播下的种子有望在一些领域生根开花。改进后的“太行”能用作其他海空主战装备的动力,其未来的大涵道比的加力改进型可以用于轰炸机,而大涵道比的无加力型可以用于诸如运-20等大型运输机。由太行发动机衍生的船用燃气轮机则可以作为驱逐舰等大型水面舰只的主动力。

  而2006年设计定型的“太行”发动机更是具有里程碑意义的发动机。在军民两用方面都有很大作用、通过输出功率带动旋翼旋转的涡轴发动机,我国也取得了很大进展。据人民网报道,近日全国人大代表、中航工业南方董事长彭建武表示,去年在珠海航展上亮相的武直-10“霹雳火”攻击直升机的动力装置就采用了由我国自行研制生产、具有完全自主知识产权的涡轴发动机。

  如今,随着国产改进型“太行”发动机的试验成功,该型发动机已经经历了无数次地面和空中考核,得到了试飞员“该型发动机性能优于国外同类发动机”的高度认可。航空发动机本就不是一日之功,“太行”如今已成我国航空工业自主创新的代名词,这样一颗澎湃有力的 “中国心”,对我国空军和航空工业的建设发展具有里程碑式的重要意义。

  正如太行发动机总设计师张恩和所说的那样,“太行”为我国走航空发动机自主发展道路以及实现我国第三代战斗机动力装置,提供了保障,加速了我军航空武器装备跨越式发展。

  陈懋章说:“我国在军用和民用发动机方面都在发力追赶,‘太行’无疑大大缩短了追赶的时间。与运-20将装配上国产动力一样,我国C919等大型客机也将拥有一个‘中国心’。”

  将登太行雪满山

  “太行”发动机推重比达到8,即产生的推力是自身重量的8倍,已处于世界先进水平。虽然与美国F-119发动机推重比所能达到的10相比,“太行”还有很大的改进空间,然而正像陈懋章所说:“发动机的研制是一个不断改进的过程,其从设计定型到成熟都需要十几二十年甚至更长。‘太行’正在稳步前进。”

  夯实基础 创新机制

  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。

  白手起家 成果卓然

  对中国航空发动机未来发展,陈懋章强调,要重视转变发展模式,重视基础研究,切实落实“精”、“深”、“细”、“实”。他解释说,精是指测量、实验、计算都要精确,才能为设计提供有用的数据。深就是尽可能地从技术层面深入科学本质,发现问题的实质。细就重视细节,细节决定成败,不能搞粗放式的研究、生产。实,就是要重视实效,实事求是,一切通过实验、通过实践来检验。

  2005年12月28日,我国自行设计研制、具有自主知识产权的第一台大推力涡扇发动机——“太行”呱呱坠地。正如诗中所言,“将登太行雪满山”,真的研制出“太行”发动机,其难度可谓超乎想象。我国航空工业人历经数十年艰苦攻关,突破了数十项核心关键技术,攻克了200多个重大障碍和技术难题,才在世纪之初研制出这颗强健的“中国心”。“太行”发动机采用了带进气可变弯度导向叶片的三级风扇、多级静子可调的压气机,带有复合冷却技术叶片的高压涡轮、弯-扭组合气动设计的低压涡轮、平行进气和分区分压供油的加力燃烧室,设计性能已经达到较为先进水平。

  自1956年第一台涡喷-5发动机在沈阳航空发动机厂仿制成功以后,中国航空发动机工业一直以仿制和改进为主,虽然也曾自行研制过几种发动机,但都因种种原因半途而废。一直到2002年“昆仑”(涡喷-14)发动机设计定型,标志着中国第一台自行研制航空发动机诞生,中国一跃成为继美、俄、英、法后第五大航空发动机生产国。

  “航空发动机技术非常精深,我国航空发动机亟须加强基础问题研究,夯实基础,不断提高行业的自主创新能力。不仅解决目前型号上的问题,更解决整个发动机行业的自主持续发展问题。”同时,美国在航空发动机领域的成功经验也提示着我们产学研用相结合、协同创新的重要性。“我们一定要重视发动机发展模式的改变,即从单纯重视型号研制,到需求牵引,知识、技术推动并重的转变。‘2011计划’中由北航牵头成立的‘先进航空发动机协同创新中心’就是希望在这方面做出改变。”陈懋章最后说。

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  而2006年设计定型的“太行”发动机更是具有里程碑意义的发动机。在军民两用方面都有很大作用、通过输出功率带动旋翼旋转的涡轴发动机,我国也取得了很大进展。

  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。

  据人民网报道,近日全国人大代表、中航工业南方董事长彭建武表示,去年在珠海航展上亮相的武直-10“霹雳火”攻击直升机的动力装置就采用了由我国自行研制生产、具有完全自主知识产权的涡轴发动机。

  终究是一颗“中国心”

  陈懋章说:“我国在军用和民用发动机方面都在发力追赶,‘太行’无疑大大缩短了追赶的时间。与运-20将装配上国产动力一样,我国C919等大型客机也将拥有一个‘中国心’。”

  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。

  夯实基础 创新机制

  从航空发动机发展来看,基本可分成三大类。推力在3吨以下的为小推力发动机,推力在6-9吨的为中推力发动机,大推力发动机的推力一般在11-15吨级,“太行”无疑是一款大推力级发动机。依据装配对象的不同,“太行”系列包括涡扇10、涡扇10A、涡扇10B、涡扇10C、涡扇10D等诸多型号。其中,老版本的“太行”是一种采用三级风扇、九级整流、一级高压、一级低压也就是所谓的“3 9 1 1”结构的大推力高推重比低涵道比先进发动机,加力燃烧室采用V形加径向混合型火焰稳定器,尾喷管是收敛-扩张可调喷管控制系统,下一步将进一步换装国产全向推力矢量喷管。

  对中国航空发动机未来发展,陈懋章强调,要重视转变发展模式,重视基础研究,切实落实“精”、“深”、“细”、“实”。

  当然,一提起“太行”,就有一个在中国军迷口中流传甚广的“‘太行’行不行”的故事。确实,在诞生之初“太行”发动机质量上一直不稳定,对我国主力战机的飞行安全带来了一定隐患,这主要与当时中国航空工业所掌握的技术水平有关。现如今的航空发动机多工作在高温、高压、高转速条件下,工作寿命要有数千小时,可靠性也要很高,这对设计、加工以及航空材料的要求非常高,即使涡轮盘上出现零点几毫米的安装误差,发动机的性能也会降低10%。早期的“太行”发动机尚未使用国外第三代航空发动机广泛采用的单晶涡轮叶片和整体粉末冶金涡轮盘,更加剧了航空发动机落后于飞机型号的局面。

  他解释说,精是指测量、实验、计算都要精确,才能为设计提供有用的数据。深就是尽可能地从技术层面深入科学本质,发现问题的实质。细就重视细节,细节决定成败,不能搞粗放式的研究、生产。实,就是要重视实效,实事求是,一切通过实验、通过实践来检验。

  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。

  “航空发动机技术非常精深,我国航空发动机亟须加强基础问题研究,夯实基础,不断提高行业的自主创新能力。不仅解决目前型号上的问题,更解决整个发动机行业的自主持续发展问题。”

  厚积只为瞬间爆发

  同时,美国在航空发动机领域的成功经验也提示着我们产学研用相结合、协同创新的重要性。“我们一定要重视发动机发展模式的改变,即从单纯重视型号研制,到需求牵引,知识、技术推动并重的转变。‘2011计划’中由北航牵头成立的‘先进航空发动机协同创新中心’就是希望在这方面做出改变。”陈懋章最后说。 (杰 晨)

  2007年1月,配装“太行”发动机的国产歼-11B重型战斗机顺利完成定型审查,标志着中国在自主研制航空发动机方面实现了从中等推力到大推力的跨越,从涡喷发动机到涡扇发动机的跨越,从第二代发动机到第三代发动机的跨越。可以说,经过长达数十年的补课,历经数十年的辛酸,厚积的我国航空发动机工业只为这一刻的瞬间爆发。

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  歼-11B

  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。

  “太行”发动机的研制成功,绝不仅仅是一种型号的发动机这么简单。“太行”发动机不仅可作为战斗机的动力之源,其未来的大涵道比加力改型可用于轰炸机,大涵道比无加力型可用于大型运输机,衍生而来的船用燃气轮机可以作为驱逐舰等大型水面舰只的主动力。在研制过程中,我们充分吸取了“美军标制”和俄制发动机的技术经验,意味着国产海空主战装备的“心脏病”将得到全面解决。同时,“太行”的诞生过程也是锻造中国研发航空动力顶尖人才的过程,我国从此开始拥有一支能够独立研制大推力航空发动机的人才队伍和创新团队,这对于我国航空动力事业来说是无比重要的起点。

  如果一种战机的零配件都需要大量依靠进口,就必然会影响生产效率。“太行”的问世为实现国产新型战机动力装置自给提供了保障,加速了人民空军航空武器装备的跨越式发展,同时也有助于提升我国在国际军火市场的竞争实力。目前,我国已经开始研制第四代涡扇15高性能航空发动机,将优先满足歼-20、歼-31、运-20及未来大型轰炸机的使用需求,为国产战机追赶世界先进水平奠定坚实的基础。(以上图片来源于网络)

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