航空发动机研制难点
航空发动机设计及性能优化研究
航空发动机设计及性能优化研究航空发动机是现代飞机的核心部件,它的性能直接关系到飞机的安全、航程、载荷和燃油消耗等方面。
因此,航空发动机的设计和性能优化一直是航空工程领域的研究热点和难点。
一、航空发动机设计的基本原理航空发动机的设计首先要考虑的是它的功率和效率。
发动机的功率主要是指推力和转速,而发动机的效率则主要是指燃料的利用率。
在设计航空发动机时,一般会采用下列基本原理:1. 燃烧室设计燃烧室是航空发动机的关键部件,它决定了燃料的燃烧效率和燃烧生成物的排放控制。
燃烧室的设计需要考虑燃烧效率、温度、安全性和耐久性等方面,尽可能地将燃烧过程控制在最佳状态。
2. 涡轮设计涡轮是航空发动机的动力来源,它通过转动压缩空气,产生高速气流,并驱动前后两个涡轮叶片,进而产生推力。
涡轮的设计需要考虑转速、叶片数量、叶片形状、叶片材料和厚度等因素,以保证其稳定性和效率。
3. 压气机设计压气机是航空发动机的另一个关键部件,它主要用于将空气压缩至高压状态,为燃烧室提供所需的空气压力。
压气机的设计需要考虑叶片形状、叶片数量、材料、密度等因素,以保证可靠性和效率。
二、航空发动机性能优化的方法航空发动机的性能优化主要是指在保证安全性和可靠性的前提下,尽可能提高发动机效率、降低燃料消耗和减少污染排放。
目前,航空发动机性能优化主要采用以下方法:1. 模拟仿真模拟仿真是一种基于计算机模型的虚拟实验方法,它可以在不同的条件下对发动机进行模拟仿真,从而通过分析数据,提出优化方案。
模拟仿真可以帮助工程师在设计阶段找到问题并进行改进,从而提高发动机性能。
2. 优化算法优化算法主要是一种基于数学模型的计算方法,通过对不同的变量进行数学分析和计算,以找到最优解。
优化算法可以用于寻找最优的设计方案、材料和工艺等,从而提高发动机的效率和性能。
3. 实验验证实验验证是航空发动机性能优化的最终环节。
通过现场实验或试验台实验,掌握发动机在实际工作状态下性能的情况,并监测发动机的运行状况。
航空发动机发展的瓶颈
中国航空发动机发展的瓶颈发表日期:2012-11-3 16:32:03航空发动机一直就是中国的软肋。
从周恩来总理在世时评论中国飞机的“心脏病”开始,到现在50多年了。
中国的发动机依然是兵器工业最大的软肋。
不仅仅是你提到的歼击机和大运的涡扇发动机,就是直升飞机的涡轴发动机,中型运输机的涡浆发动机,大型舰船的燃气轮机,中小型舰船和坦克的柴油发动机……无一例外,都是中国的软肋。
航空发动机,更是软肋中的软肋。
与美国至少差距30年,什么意思,差一代到一代半吧。
这个是事实,没有争议的。
但是另外两个问题就有争议了。
一个是这样落后的原因是什么。
另一个是,我们究竟什么时候能赶上去。
其实这两个问题有内在关系的,搞清楚原因是什么,就更好判断什么时候赶上去。
简要提供一些个人的看法,不一定正确。
落后的原因一:底子太差新中国建国时,工业基础太差。
别说航空发动机,像样的工具钢都没有。
要不是朝鲜战争,中国人用大量年轻士兵的无价鲜血去消耗美国的廉价钢铁,换来苏联人把涡轮喷射发动机的制造技术给我们,中国是不可能在1957年就能生产涡喷-5发动机的。
二:航空发动机工业的涉及面太广虽然同样底子差,同样有文革的挫折,同样有改革开放的机遇,为什么航空发动机就是赶不上来?对比之下,中国造电冰箱、电视,甚至造手机、雷达、火箭、飞船都慢慢赶上来了:洛阳光电展上曝光的歼击机最新航电系统直追F22,美国人看了也吃一惊;中国空空导弹专家悠然的说,我们距离美国人,也就10年吧,一脸的骄傲自满;美国官方认为,中国的空警2000,在技术体制先进性上超过了美国现有装备一代。
真的,兵器上,我们很多东西距离美国的差距就是10年。
什么意思,就是至少没有代差。
而航空发动机呢,差一代到一代半。
原因在于,航空发动机工业涉及的面太广了。
设计当年苏联人先后给了中国涡喷-5(用于歼5)和涡喷-6(用于歼6)、涡喷7(用于歼7)的图纸、技术工艺资料和样机,但是有两样东西我们没有得到。
航空发动机装配难点及质量控制
航空发动机装配难点及质量控制摘要:航空发动机加工与装配属于一项精度标准很高的任务,航空发动机由大量零配件构成,且每种零配件之间的精准装配要求很高,由此对发动机装配效果提出了越来越高的要求。
装配发动机零配件时会受诸多因素阻碍,为保证零配件装配效果,必须控制好装配的每个环节和干扰因素,且采用针对性控制措施,保证发动机装备质量,主要能从事前防范、装配环节质量监控与核心点控制、完善的检验机制方面着手,来尽可能保证发动机装配效果。
本文首先介绍了发动机零配件装配效果的影响因素,然后着重介绍了航空发动机加工与装配质量管理方法。
关键词:航空;发动机;零配件;装配;质量管理航空发动机属于飞机机身的动力部分,其加工质量的优劣直接关系到飞机使用寿命与使用效果。
航空发动机装配属于制造环节的核心,其要把大量高精度、繁琐度高的零配件根据工序规范装配,实际装配时要严格控制好各零配件之间的搭配,经仔细调整保证零配件之间装配质量,由此在发动机运行期间发挥出最大作用。
航空发动机零配件装配标准很高,在如今智能产品大量使用的今天依旧采取传统的人工装配形式来制造发动机,这种方式所引起的错装、漏装对发动机制造质量有非常大的影响,在提高装配工作进度管理难度的基础上,还影响装配防范的制定与管理。
为了提升发动机零配件装配效果与效率,必须在研究影响装配原因的前提下采用针对性质量管理方法。
1、发动机零配件装配效果的影响因素1.1发动机结构繁琐装配技术需求很高发动机零配件装配属于一个繁琐且系统的项目,发动机零配件装配环节包含零配件较多,且发动机装配效果极大影响到机械性能,为保证发动机零配件装配效果,必须采用严格而复杂的工序,且每个工序之间存在强大的持续性。
而在适当范围内发动机零配件装配顺序又存在一定的灵活性。
实际装配过程所选择的人工装配方法,因为所包含的员工、工序很多,员工分工、环境等一系列因素限制,使得发动机零配件装配环节错装、漏装问题频繁出现,导致发动机零配件装配效果及装配进度都遭到较大影响。
浅析中国飞机发动机研发过程中的问题
1 . 调查背景
中国航空工 业历经 6 0 余年 _ 1 _ 发展 . 已经逐 渐甚 至在部分领 域赶
历 程。
前往 黎明发 动机制造有 限公 司实地考察 1 次. 采访该 公司工作人 参阅《 航空知识》 , 《 兵器知识》 , 《 兵器》 。 通过对所得资料及实 超了世界先进水平。 其中最为重要的航空发动机产业从抗美援朝时期 员一 次。 总结 。与 国外航空大 国进行 比较 发现不 [ 2 ] 的沈 阳发动机修理所 起家_ 3 J . 从无 到有 。 由弱到强经历 了六十年风雨 地考察所得结果 。进行分析 。 对相关 单位及 个人提 出宝贵意见 . 使我 国飞机治 愈严重 的“ 心脏 岁月 . 历经艰难 发展 。 已经极大的缩短了与世界先进水平的差距。 相继 足 . 。 研发 了 WS 一 9 . WS 一 1 0 C 4 ] 等先进型号 . 在 某些性能指标达 到世 界先进水 病 ”
是低技术含量 劳动 : 同时现阶段 虽然 可以选择逆 向工程 的方式来研发新 型号 高性 能发 动机 , 但是 不应 只停 留在测绘阶段 . 应 当从 国外先进产 品 中吸取相关技术 , 学 习相关经验 , 在此基础上取 长补短 , 结合相 关国情 , 研发新产 品。在制造业方 面, 我们认为 中国应首先向制造业技术发达 的
G E 9 O G E nx
国家, 例如捷克、 波 兰等 国学习相关技术 , 与此类 国家建 立 良 好合作 关系, 引进先进技术切 实提 高精细制造业技术水平 , 同时积极研发耐 高温新 材料 , 改善发动机材料差的情况 , 这也是一个提 高我 国工业水 平的机会 。 另外 , 应加大对计算机 高新技 术产业的扶持 , 支持航 空领域相 关专业人 士投 身计算机领域研发
航空发动机的研发与应用
航空发动机的研发与应用第一章:航空发动机的意义和分类航空发动机是现代航空技术的关键部件之一。
它不仅提供了飞行所需的动力,而且对航班的性能、安全、经济性、环保性等方面都有极为重要的影响。
航空发动机的研发和应用,是指导现代民用航空运输发展的核心技术之一。
航空发动机根据其结构和应用范围的不同,一般分为以下几类:1.活塞式发动机:这种发动机主要应用于小型飞机和一些军用飞机上。
它们的构造简单,重量轻,但是功率和速度有限。
2. 涡轮螺旋桨发动机:这种发动机利用高速旋转的涡轮驱动螺旋桨,相对于活塞式发动机有更高的功率和速度,主要应用于中小型客机和军用飞机。
3. 喷气式发动机:这种发动机利用燃烧室内的燃气喷射高速排放,产生巨大的反作用力推动飞机飞行。
这种发动机功率大,速度快,但是成本高,主要应用于大型客机和军用飞机。
最近,在新能源飞行器研发领域,电动飞机和燃料电池飞机的发动机也逐渐成为航空界的研究热点。
第二章:航空发动机研发的主要挑战航空发动机的研发虽然具有巨大的应用前景,但是面临着许多挑战:1. 高性能要求:航空发动机工作在高速、高温、高压等恶劣的环境下,对机械性能、材料性能、工作流体动力学等方面要求极高。
2. 低噪音高可靠性要求:航空发动机的功率越大,噪音越大,而且高速飞行时,空气的流速和压力会对发动机产生巨大的冲击和振动,要求发动机具有很高的抗干扰能力和可靠性。
3. 强烈的环保要求:随着全球环保意识的不断提高,航空发动机的使用寿命、耗能、废气排放等方面都面临非常严格的标准和要求。
4. 高成本的投入:航空发动机研发和生产有很高的技术门槛和投入成本,同时由于对质量、安全等方面的苛刻要求,也使得航空发动机产品的市场价格非常昂贵。
第三章:航空发动机研发的现状和前景目前,航空发动机研发主要由欧美国家和俄罗斯等国先进的航空技术企业所主导。
他们依托强大的研发团队、设备和资金等资源,不断进行高端技术的攻关与创新,致力于提高发动机性能和可靠性,同时也在逐步应对环保和气候变化的挑战。
中国国产航空发动机叶片
中国国产航空发动机叶片
中国国产航空发动机叶片是中国航空工业的重要组成部分。
在过去的
几十年中,中国一直在努力开发自己的航空发动机技术,以减少对进
口产品的依赖,并提高其军事和民用航空领域的自主能力。
其中,叶
片作为航空发动机中最重要的部件之一,一直是中国国产航空发动机
研制中的难点之一。
近年来,中国国产航空发动机叶片取得了显著进展。
首先,中国成功
地研制出了大量新型叶片材料。
这些材料具有高强度、高温耐性和低
密度等优良特性,能够满足不同类型和功率级别的航空发动机对叶片
材料性能的要求。
例如,中国已经成功地研制出了第二代单晶高温合
金叶片材料和第三代高温复合材料叶片材料等。
其次,在生产工艺方面,中国也取得了重大突破。
目前,中国已经具
备了生产各种类型和规格叶片所需的全部技术能力,并且实现了批量
化生产。
同时,在质量控制方面,中国也开展了一系列创新性工作,
如采用先进的无损检测技术、建立完善的质量保证体系等,以确保叶
片的高质量和可靠性。
最后,在应用方面,中国国产航空发动机叶片已经开始得到广泛应用。
例如,中国自主研制的“神鹰”发动机和“太行”发动机等均采用了
自主研制的叶片。
此外,中国还成功地将自主研制的叶片出口至多个国家和地区,并得到了客户的好评。
总之,中国国产航空发动机叶片已经实现了从材料、工艺到应用全链条的突破和升级。
未来,随着中国航空工业技术水平不断提高和市场需求不断增长,相信中国国产航空发动机叶片在未来会有更加广阔的应用前景。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施
航空发动机装配难点与装配质量控制措施摘要:航空发动机作为一项高精度设备,对制造和装备精准度的要求非常高。
航空发动机是由众多零部件组成的,而且各零部件对精准性的要求非常高,因此,对航空发动机的装配质量提出了更高的要求。
影响航空发动机装配作业的因素较多,为了能够进一步提升航空发动机的装配质量,就需要深入分析各环节的影响因素,采取针对性的措施进行管控,以便能够从整体上提升航空发动机的装配质量。
航空发动机装配工作的进行,通过做好事前预防、装配环节的质量监督以及关键点的管控等各项工作来保障发动机的装配质量。
鉴于此,本文立足于航空发动机的功能概述,围绕发动机的装配难点以及质量管控措施展开如下探讨。
关键词:航空发动机;装配;质量1.发动机功能概述在热力产品中,航空发动机作为重要部件,发挥着非常关键的作用。
航空发动机不仅是单一的动力机器,要求其系统布局科学、严谨,要保障每个零部件的功能和性能。
发动机也被称之为机器的“心脏”,其具有如下功能作用:(1)以动力方式将能量呈现出来,具有传动动力的作用,从而为机械产品的高效运转奠定良好的基础。
(2)发动机具有安全保障作用。
一旦发动机运作失效,将会影响产品的安全性,最终因装配问题和发动机故障而增加产品出现风险事故的几率。
(3)影响产品的使用寿命。
发动机作为基础部件,对整个产品的使用寿命有着很大的影响,主要是因为受发动机自身装配问题以及磨损消耗等方面因素的影响,一旦发动机出现严重的质量问题,就会影响零配件的稳定性,长此以往将会大大降低发动机的使用寿命[1]。
2.影响航空发动机装配质量的因素2.1航空发动机结构复杂装配技术要求较高航空发动机的装配涉及众多零部件,其装配质量直接决定着发动机的性能,为了能够新一步提升航空发动机的装配质量,就需要将各工序有序连接起来。
航空发动机装配工作的进行,主要用到的是人工装配方法,由于该环节的工序多、涉及不同工种的众多人员,因此,受人员分工以及环境因素的影响较大,最终导致具体航空发动机装配工作的开展容易出现漏装以及错装等现象的出现,严重影响了航空发动机的装配进度和装配质量[2]。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施
航空发动机装配难点与装配质量控制措施摘要:现首先分析当前航空发动机装配存在的一些质量控制问题,并从装配质量的事前控制预防、装配过程的监督及关键点控制两个方面分析了装配质量控制的要点。
关键词:航空发动机装配;难点;装配质量;控制措施引言现阶段,随着社会的发展,我国的科学技术的发展也有了很大的提高。
航空发动机的制造和装备是一项精度要求极高的工作,航空发动机由众多的零部件所组成,且各零部件之间的精度配合要求极高,从而对航空发动机的装配质量提出了更高的要求。
在航空发动机的装配过程中受到众多因素的影响,为确保航空发动机的装配质量需要积极做好装配各环节及影响因素的把控,并针对性地采取各种管控和防控措施,确保航空发动机的装配质量。
在航空发动机的装配过程中可以从事前预防、装配过程中的质量监督及关键点管控和完善的检验机制来最大限度地确保航空发动机的装配质量。
航空发动机装配是一个复杂的过程,涉及的零部件众多,工艺复杂,相应的制造和装配技术难度越来越大,致使过程运行状态和控制因素更具复杂性、综合性和不确定性。
技术状态管理,即在产品寿命周期内,为确立和维护产品的功能特性、物理特性与产品需求、技术状态文件规定保持一致的管理活动。
其主要内容包括技术状态标识、技术状态控制、技术状态记实和技术状态审核。
目前,航空发动机行业各单位均开展了一定的技术状态管理工作,但在具体实施环节存在的问题,限制了其对于航空发动机研制活动的推进作用。
具体推进工作中主要存在两方面问题:一是从业人员对于技术状态管理各项工作的理解不够统一和深入;二是实施层面缺乏结合业务的可操作手段。
本文结合已在航空发动机型号项目中开展的技术状态管理工作实践,提出技术状态管理各项工作的开展思路和工作内容,对部分实施过程中存在的要点问题提出相应解决措施。
1影响航空发动机装配质量的因素1.1航空发动机结构复杂装配技术要求较高航空发动机的装配是一项复杂而系统的工程,在航空发动机的装配过程中涉及的零部件有上万之多,且航空发动机的装配质量直接影响到航空发动机的性能。
航空发动机的设计和发展趋势
航空发动机的设计和发展趋势航空发动机是飞机的“心脏”,它的性能和稳定性对于飞行安全至关重要。
航空发动机的设计和发展一直是航空工业中的焦点和难点。
一、航空发动机的设计原则航空发动机的设计原则是“轻、强、耐用、高效”。
轻量化是当前发动机设计的趋势,可以降低飞机重量和燃油消耗。
强度是指发动机要能够承受高温和高压力的工作环境。
耐用性是指发动机在长期运行中能够保持稳定性和可靠性。
高效是指发动机要具有高推力、低油耗的特点。
二、航空发动机的分类目前航空发动机可以分为螺旋桨发动机和喷气发动机两种类型。
螺旋桨发动机适用于低速飞机,具有低噪音、高效率的特点。
而喷气发动机适用于高速飞机,推力大、速度快、起飞滑跑距离短。
三、航空发动机的发展历程20世纪初,航空发动机的主要形式是活塞式发动机。
1939年,德国发明了第一款喷气式发动机,它的推力远远超过了同等重量的活塞式发动机。
20世纪50年代,涡扇发动机成为主流。
70年代末,高涵道比涡扇发动机问世,它拥有更高的燃烧效率和推力。
21世纪初,钛合金、陶瓷材料、复合材料等新材料的应用使得发动机的重量和燃油消耗得到大幅度降低。
四、航空发动机的未来趋势未来,航空发动机的发展方向是轻量化、自适应控制、智能化、环保节能。
随着新科技的应用和不断创新,航空发动机的性能和稳定性将得到进一步提高。
轻量化是未来发动机设计的重要方向,主要借助新材料和先进工艺技术来实现。
减轻发动机重量可以同时降低燃油消耗和碳排放,符合环保要求。
自适应控制是指发动机在工作过程中可以自动根据外部环境和内部状态进行调节,提高发动机稳定性和可靠性。
智能化则是指发动机可以实现自我学习和预测,提高故障诊断和维修效率。
环保节能是未来发动机发展的必须方向。
新一代发动机需要具备低噪音、低污染、低能耗的特点。
新能源和新动力技术的应用将有望推动航空发动机的发展进程。
总之,航空发动机的设计和发展是一项复杂而长期的过程。
未来发动机的发展方向是轻量化、自适应控制、智能化、环保节能。
新型航空发动机的研制及性能分析
新型航空发动机的研制及性能分析航空发动机一直被认为是航空工业的核心技术之一。
随着科技的发展,新型航空发动机的研制已经成为一个重要的研究领域。
目前,新型航空发动机主要体现在以下几个方面:提高燃油效率,降低噪音和排放,提高安全性能等。
本文将围绕着这几个方面展开研究。
一、提高燃油效率燃油效率是航空发动机发展的主要目标之一。
提高燃油效率能够减少对环境的污染,同时降低飞机的运营成本。
当前,提高燃油效率的主要方法有以下几个:1.采用碳纤维材料目前,新型航空发动机采用的材料主要是钛合金、镍基合金等。
但这些材料的密度比较大,难以提高燃油效率。
因此,采用碳纤维等轻质材料成为一种趋势。
由于碳纤维材料的密度很小,重量轻,使用后能够使飞机的质量减轻,从而提高燃油效率。
2.增加高温高压比提高高温高压比是提高燃油效率的有效手段。
高温高压比的提高能够提高发动机的热效率和机械效率,从而提高燃油效率。
但是,当高温高压比增加时,发动机热损失也会增加,这样会对材料和构造安全性产生影响,因此需在结构和材料选择方面进行合理设计。
二、降低噪音和排放航空发动机排放和噪音问题一直是困扰航空工业的严重问题。
解决这些问题对于保护环境具有重要意义。
当前,解决这个问题的主要措施有以下几个:1.采用电喷技术采用电喷技术是降低航空发动机排放的有效方法之一。
传统的燃油喷射技术能够完全燃烧燃料,但是会产生大量的氮氧化物、碳尘等污染物。
而采用电喷技术,则能够更好的控制燃烧过程,从而降低排放。
2.采用堆垛式结构航空发动机噪音主要来源于排气和转子风噪。
采用堆垛式结构是降低噪音的有效方法之一。
堆垛式结构可以使空气通过排气口时形成水平滚动,从而减少风噪。
三、提高安全性能提高安全性能是新型航空发动机研制的另一个主要目标。
当前,安全性能提高的主要手段有以下几个:1.采用高温合金高温合金是航空发动机研究中的核心技术之一。
目前,超高温区材料的研究已经成为一个研究热点。
高温合金的应用能够使发动机的使用寿命更长,同时也提高了发动机的安全性能。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施研究
航空发动机装配难点与装配质量控制措施研究摘要:本文重点研究了航空发动机装配质量的影响因素,通过分析装配过程中的存在的问题找到质量提升的有效措施,为后期的航空发动机装配工作提供重要的参考。
关键词:航空发动机;装配难点;装配质量控制引言:为了提升发动机零配件装配效果与效率,必须在研究影响装配原因的前提下采用针对性质量管理方法。
一、航空发动机装配技术的重要性航空发动机属于飞机机身的动力部分其加工质量的优劣直接关系到飞机使用寿命与使用效果。
众所周知航空发动机的制造与装配属于一项高精尖的工作,所以在常规的装配过程中相关的工作人员一定要提升自身的专业水平,在工作开始前利用高新技术手段做好准备工作有效排除各方面的影响因素,对每一个环节的质量都要进行的把关确保航空发动机装配质量的有效提升。
航空飞机的主要动力来源就是发动机,所以发动机质量的好坏直接影响飞机的使用寿命。
因此在航空发动机装配的过程中装配人员一定要严格按照相关的工序开展工作,有效发挥各个零部件之间的作用,最大限度地提升发动机的性能。
而且为了有效提升航空发动机装配的质量和效率,需要在工作开始前对影响装配质量的各项因素进行详细的分析,识别其中的问题风险并进行及时的处理,为航空发动机装配质量的提升奠定坚实的基础。
二、影响航空发动机装配质量的主要因素(一)航空发动机本身的结构比较复杂,对装配的技术要求较高航空发动机的装配本就是一项较为系统的工程其中涉及大量的零部件和复杂的工序,每一个环节落实不到位都有可能影响整体航空发动机的性能。
也正因如此航空发动机的装配质量会受到多方因素的共同影响,所以要想从根本上做好质量控制工作就一定要加强装配人员的调度与管理。
众所周知航空发动机的装配虽然工序复杂,但是操作起来还是具有相对的灵活性,因此相关的管理人员可以组织一个优秀的装配团队优先完成难度较大的装配工作,最大限度地提升装配的效率和质量。
(二)航空发动机的装配质量管理意识不强当前我国的高精尖领域仍处于初级探索阶段,所以对于航空发动机的装配工作还需要进行多方面的探索。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施
航空发动机装配难点与装配质量控制措施摘要:航空发动机是由许多的零部件经过工程师一定序列的排列连接组合而成的,进行航空发动机装配所涉及的零部件众多,并且进行机械装备所用的工艺复杂,因此,航空机械装备是一个纷繁复杂的过程。
在进行航空发动机装配过程中,进行装配的技术难度越来越大,制造的设备越来越复杂,导致工程师在进行装配的过程中不可靠因素和运行状态不可控更为显露出来。
本文主要分析航空发动机装配难点和重点,以及航空发动机在进行装配过程中的质量控制措施。
关键词:航空发动机、装配难点、装配质量控制、措施在对航空发动机进行实际装配过程中,将众多的零部件按照一定的顺序和功能组成整机,同时,最主成的航空发动机整机进行及时的检测,一旦发现航空发动机有些许质量问题要及时进行维修,以免在航空发动机实际投入使用过程中发现问题,难以逆转,在航空发动机组成整机时及时进行检查也是保证航空发动机质量的关键环节。
目前,现阶段我国许多航空发动机仍然沿用传统的机械装备手段,即利用手工来进行零部件装备和整机装备,传统的装备方式大大加剧了企业人工成本的投入,并且装备效率较低,并且还增加了工人错装漏装概率的出现,进而增加了机械检修工作的工作量。
追那目前现阶段航空机装备方面出现的问题,对航空发动机装备的质量控制成为人们大众所关注的问题,也是应对航空机装备表现问题的重要解决措施。
一、航空机装备过程中出现的问题航空发动机装配过程是一个纷繁复杂的过程,不仅需要组装的零部件众多,并且装配流程也是严格的,对于航空发动机装备过程的严格质量控制是保证航空发动机质量的关键环节,也是确保航空发动机保持良好质量状态的重要手段。
以下是在进行航空机装备过程中出现的问题。
1.1技术状态复杂,不易控制装配工序繁多。
航空发动机内部组成结构复杂,零部件众多,装配航空发动机所涉及的零部件高达上万件,并且航空发动机装备所应用的工序工艺有严格要求,斤进行零部件安装过程中必须严格按照工艺程序进行,否则将会影响到航空发动机最终整机的质量效果。
中国航空发动机弱点
中国航空发动机弱在哪儿程礼《中国青年报》(2011年07月29日09版)2010年11月16日,珠海航展上展出的太行发动机。
CFP供图航空发动机技术被誉为现代工业“皇冠上的明珠”,是一个国家科技、工业、经济和国防实力的重要标志。
指导美军21世纪联合作战的纲领性文件《2020年联合设想》中,提到构成美国未来战略基础的九大优势技术,其中航空发动机排在第二位,位于核技术之前。
目前,世界多国争相发展第五代战机,在第五代战机的“4S”标准中,“超音速巡航”和“超机动性”都主要是由航空发动机的性能决定的。
另外在“隐身能力”方面,发动机进气道的雷达反射量约占飞机雷达总反射量的1/4,飞机的红外特性更是与航空发动机密切相关。
中国的航空工业经过60年的发展,取得了举世瞩目的巨大成就。
然而,与世界航空强国相比,航空发动机领域仍是我们的“软肋”。
我国在航空发动机领域的落后是多种复杂原因造成的。
判断高性能军用航空发动机的主要指标谈到航空发动机,我们必须弄清楚什么是高性能的航空发动机。
评判航空发动机的优劣有很多指标,从不同角度看,最常用的有推力、推重比、发动机效率和燃油消耗率,还有加速性能、工作稳定性、环境适应性、隐身性、寿命,还可以加上发动机噪声、污染、维修性、保障性以及几何尺寸、重量和价格等。
但笔者认为,对于军用航空发动机而言,推重比、可靠性、工作稳定性和燃油消耗率是最重要的4个指标。
所谓推重比就是发动机的推力与自身重量之比,这是军用航空发动机最重要的性能指标,因为它直接影响到飞机的最大飞行速度、升限、任务载荷和机动性。
高推重比是航空发动机研制不懈追求的目标,是最常见、最重要的指标。
第五代战斗机发动机的推重比超过了10,使飞机具备了超音速巡航能力和超机动能力。
目前公认推重比为10一级的航空发动机有:欧洲合研罗罗公司的EJ200中推涡扇发动机、法国M88系列中推涡扇发动机、俄罗斯AL-41F大推力涡扇发动机以及美国的F119和F120系列发动机。
卡脖子 案例
卡脖子案例一、芯片领域的卡脖子案例在芯片这个超重要的领域啊,咱们国家就面临着卡脖子的情况呢。
像高端芯片的制造技术,好多都掌握在国外的一些大公司手里。
人家那些公司啊,就靠着自己的技术优势,对咱们进行各种限制。
比如说,不把最先进的光刻机卖给咱们。
这光刻机就像是芯片制造的一把超级关键的钥匙啊,没有它,咱们想制造高端芯片就难上加难。
而且呢,人家还在一些芯片的设计软件上使绊子,这些软件可是芯片设计过程中必不可少的工具呢。
二、航空发动机领域的卡脖子案例航空发动机也是个老大难的卡脖子领域。
国外的一些航空强国,他们在航空发动机的技术上超级领先。
咱们国家想要研制出高性能的航空发动机,就会遇到好多麻烦。
比如说,在发动机的耐高温材料方面,人家那些先进国家有自己的独家秘方,就是不轻易透露给咱们。
这耐高温材料可太重要了,发动机在工作的时候温度超高的,如果没有好的耐高温材料,发动机就容易出问题,性能也大打折扣。
还有啊,在发动机的一些精密制造工艺上,咱们和国外也有差距,人家就利用这一点来限制咱们航空发动机技术的发展。
三、高端医疗器械领域的卡脖子案例再说说高端医疗器械吧。
像那些超级高端的医疗设备,像CT机里最先进的型号,还有一些高端的手术机器人,很多技术都被国外垄断了。
这可不好啊,对于咱们国内的患者来说,如果这些设备只能靠进口,那价格就会被抬得很高很高。
而且呢,一旦国外有什么风吹草动,比如说供应上出了点问题,咱们国内的医院可能就会面临没有设备可用的困境。
比如说,有的国外公司在提供设备的维修服务上就很不积极,就是想让咱们依赖他们,这就是典型的卡脖子行为呀。
航空发动机研制难度
航空发动机研制难度1.原料关,钛,钴,錸。
还有稀土。
这三样,提取不易,而且稀少。
2.材料关,钛铝合金部件,尤其是发动机叶片上的单晶叶片,制作难度高的惊人。
涡轮叶片的成形工艺和晶相结构,涡轮始终工作在极端的高温高压条件下,严苛的环境对其材料制造工艺有着非常苛刻的要求。
目前国际上主流的涡轮叶片主要采用粉末冶金工艺制造的空心叶片,叶片内部的空心结构有着特殊的走向和构型。
而且为了避免分体铸造造成的应力集中和结构缺陷,叶片和叶盘要求一次性铸造成型,具有很高的工艺难度。
除了涡轮之外,涡轮风扇发动机的宽弦叶片的制作也需要很高的工艺。
3.加工设备关,没有超大型压铸机,无法制作核心零件。
这设备美俄各有两台,英国一台,核心高端设备,不出口,不租借。
4.各种力学,材料顶级实验平台。
几乎都是高精尖。
喷气式发动机的控制主要分为两个方面,第一是压力的控制,第二是温度的控制。
例如,如何提高高压压气机出口的压力,从而提高压气机的增压比?如何提高从尾盘口排出燃气的温度和压力,从而使发动机具有更强劲的推力?如何降低低压涡轮的排气温度,从而提高发动机的整体效率?如何防止发动机的喘振?而且这些都需要科研人员无数次的改进气动热力方案和无数次的试验去探索。
如果这些问题解决不了,就会影响发动机工作状况,造成结构损坏和空中停车等严重状况。
设备和无数次试验。
5.加工航空发动机零件的各种尖端机床,激光打孔机等。
6.发动机高空测试平台这东西也是要几亿人民币,而且也是浩大工程。
印度请人开发的卡弗里发动机,没有高空测试平台,不得不到俄罗斯去测试。
如果不是俄罗斯太缺钱,根本不会让你用!7.测试发动机和飞机的风洞。
同样又是烧钱。
8.配套飞机研发设计生产工程。
这也是要举国之力才办得到。
例如配套的火箭动力超音速测试平台。
9.优秀的试飞员,如果机毁人亡,更是实验巨大的失败。
10生产芯片的能力,当然如果只能设计,不能生产也不行,因为要光刻机。
没有光刻机,就生产不出来芯片。
航空发动机为何那么难
航空发动机为何那么难?腾讯网·军事频道2014-02-11 15:06我要分享4389航空涡扇发动机技术含量极高,被誉为“工业王冠”。
随着中国航空工业的井喷式发展,近年来,每当有一款国产新型战机首飞,网友们最关心的往往已不是飞机的性能,而是这款飞机是不是采用国产发动机。
就目前来说,答案往往是令人失望的,航空发动机为何那么难?中国人就造不出先进的航空发动机吗?我们先认识一下现代的先进航空发动机,现代战斗机、军用运输机、民航干线客机等采用的都是涡轮风扇发动机。
简单来说,涡扇发动机有2个同心圆涵道,由风扇、压气机、燃烧室、涡轮、喷管等5部分组成。
其中压气机、燃烧室和涡轮又往往被合称为发动机的核心机。
战斗机用涡扇发动机,与运输机、民航客机的区别主要在于风扇,客机的发动机一般采用大直径风扇,可降低耗油率;战斗机的发动机风扇直径一般较小,以进行超音速飞行。
空气从涡扇发动机的进气口流入,经过压气机压缩后,在燃烧室与煤油混合燃烧,高温高压燃气经由涡轮、喷管膨胀,最后高速从尾喷口喷出。
涡扇发动机的推力一部分来自喷出燃气所产生的反作用力;另一部分是涡轮驱动风扇,风扇旋转驱动空气,经由发动机外涵道喷出的反作用力。
涡扇发动机与涡喷发动机涡扇发动机为何那么难?想象一下,苏27的AL-31涡扇发动机最大加力推力是12.5吨,2台AL-31可推动20多吨的苏27以超过2倍音速飞行。
但AL-31的风扇直径不到900毫米,涡轮直径不到300毫米;基本物理学原理,力是相互作用的,也就是说这么小尺寸的风扇、涡轮反过来要时刻承受着12.5吨的力。
形象一点说,大家应该都看过壮汉用喉咙顶着钢枪推动汽车的表演,涡扇发动机也大概如此,只是壮汉推汽车是慢慢挪动,而涡扇发动机要推动飞机以2倍音速飞行,各部件要承受住异常严酷的高温高压考验。
另外,一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。
以AL-31为例,这么小的一个圆筒状物体,要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室,还要在之间安排冷却空气通道,周围安装燃油控制系统等的。
航空发动机装配难点与装配过程技术研究
航空发动机装配难点与装配过程技术研究摘要:随着航空技术的高速发展与创新,航空发动机的制造也实现了多项突破,与此同时,对于航空发动机装配的要求也更为严格,在装配质量把控方面也相应提出了更高的要求。
航空发动机装配工作由于涉及的流程繁琐,零部件复杂,需要投入更多的耐心与精力完成装配,同时还要采取多种防控措施,严格把控各个环节,才能够确保航空发动机装配质量符合标准要求。
本文将对航空发动机装配过程中的难点与装配过程控制技术进行研究论述,为提升装配质量提供参考。
关键词:航空发动机;装配;过程控制技术作为飞机运行的“心脏”部位,航空发动机在飞机制造过程中的关键程度不容置疑,航空发动机装配质量将会直接影响到飞机的运行性能,对于飞行的稳定性甚至安全性都会产生至关重要的影响。
一台具备良好性能的航空发动机,能够有效延长飞机使用寿命,极大地提升飞机使用性能。
作为工业皇冠上的“明珠”,航空发动机的制造装配一直是工业制造领域最难攻克的难题之一。
由于航空发动机装配过程中,涉及到的零部件种类非常复杂,并且装配流程容不得一丝错乱,必须严格按照规定的工序进行合理装配,所以即便是自动化技术非常先进的今天,航空发动机的装配工作依然有很大一部分是依靠人工装配。
人工装配的优势是能够更详细的了解零部件的型号和装配效果,具有很大的灵活性,但同时也存在人工疏漏、装配错误、装配一致性差等的诸多缺点。
同时,人工装配受到操作者劳动强度等原因的限制,也不利于提升航空发动机的装配效率,故而在装配环节上应当更加积极的探索更加优秀的操作方式,对可能出现的装配问题予以解决。
1.航空发动机装配难点1.1装配工程复杂要求高航空发动机的装配工作区别于其他机械制造工程,是一项涉及十数万零部件组装在一起的大型系统工程,每一个零件在装配工程当中都起到不可或缺的作用,任何一个环节的错漏甚至装配不合理,都会影响到发动机的最终性能。
为了完成一台航空发动机的装配,需要从零部件的装配导整机的装配过程中,每一个装配工序都需要安排得非常密集,且具备极强的关联性。
成功的航空发动机有多难造?
成功的航空发动机有多难造?“没有制定国家层面、统一的长远发展规划,缺乏充足的资金投入和稳定的政策支持,这是导致中国航空发动机长期落后的重要原因之一”《瞭望东方周刊》记者万宏蕾/上海报道1996年8月2日,贵州黎阳航空发动机公司工人正在安装涡轮13系列的发动机2016年5月,整合40多家单位的中国航空发动机集团有限公司(简称中国航发)正式注册成立。
这是中国近年来加速航空发动机自主研发的最新缩影。
自上世纪开始,美国便把航空发动机列为仅次于核武器的第二大军事敏感技术。
航空发动机的重要性,从此可见一斑。
2013年,国务院办公厅印发的《促进民航业发展重点工作分工方案的通知》指出,引导飞机、发动机、机载设备等国产化,形成与中国民航业发展相适应的国产民航产品制造体系,建立健全售后服务和运行支持技术体系。
2015年全国两会期间,国务院总理李克强在政府工作报告中,首次将发展航空发动机、燃气轮机列入国家战略新兴产业。
“中国航空工业经过60年的发展,取得了举世瞩目的巨大成就。
然而,与世界航空强国相比,航空发动机领域仍是我们的‘软肋’。
”国防973首席科学家、长江学者特聘教授、北京航空航天大学能源与动力工程学院院长丁水汀告诉《瞭望东方周刊》。
当中国希望建造自己的大型客机时,却发现没有一颗可用的“中国心”——“中国几乎所有民航飞机发动机都依赖进口,军用发动机则是仿研+引进为主,自主研制的型号少。
”丁水汀说。
不过,这一局面正在发生变化。
“对我们来说,最艰难的时候已经过去。
”丁水汀说。
一边建厂,一边试制中国的航空发动机从军机起步,历经了引进修理、测绘仿制和改进改型三个时期,现处于自主发展的起步阶段。
“中国真正开始预研发动机是在上世纪70年代,更早的五六十年代,我们只是做一些航空发动机的修理和跟踪研制。
”北京航空航天大学航空发动机结构专家杜发荣告诉《瞭望东方周刊》。
1951年组建的哈尔滨、沈阳、株洲三个航空发动机修理厂,成为中国航空发动机制造业的基础。
航空发动机为什么这么难造
航空发动机为什么这么难造作者:刘念国来源:《华声》2016年第04期2月22日,《中国航空报》刊发了一篇文章《铸国防空疆之重器——记中航工业发动机研究院、动力所总设计师刘永泉》。
文章报道了刘永泉总设计师的事迹,并提到某型发动机试验成功,“十二五”研制目标顺利实现。
有军事观察员据此指出,该型发动机应该为FWS-10B型“太行”改进型发动机。
此消息一出,立刻震惊国内外。
许多人大概不知道,造出航空发动机一直是我国竭尽全力奋斗的目标。
因为中国虽说是世界第一制造大国,造得出神舟飞船,造得出歼10战机,却一直研制不出先进的航空发动机。
而航空发动机却至关重要,因为航空工业被比作现代工业的“皇冠”,航空发动机更被称为现代工业“皇冠上的明珠”,是飞机的心脏。
我国航空兵主力作战型号飞机,基本采用的是国外动力系统,目前除了装备“太行”发动机的少量歼11B战斗机,使用国产动力系统外,所有的新研军机都是买装或仿制国外的发动机。
可以这样说,我国航空动力工业还未向我国航空兵提供过任何一型自行研制的航空发动机,也从未有过一个航空发动机型号走完过预研—试制—验证—立项—详细设计—设计定型—生产定型的科研过程。
航空发动机的落后,已严重制约了航空工业的发展,成为空军武器装备发展的“瓶颈”。
航空发动机是地球上技术水平最高、核心技术门槛最严格、涉及理论最高深、整体结构最复杂的工业产品,号称是“工业之花”。
航空发动机与航天工业产品火箭发动机不同,火箭发动机是一次性产品,而且最多工作数百秒,并不需要非常强大的材料和工艺技术。
而航空发动机,尤其是战斗机使用的涡喷涡扇发动机,其不仅仅寿命长达数十年(依照发动机寿命和各国空军飞机使用情况),而且工作环境恶劣,工作状态改变频繁。
比如美国三代动力系统的第一个作品F100-PW-100,其研制之初,没有充分估计到航空发动机工作状态转换问题,装备部队后,在战斗训练过程中,飞行员常常需要发动机在最大工作状态和最低转速之间频繁转换,结果F100-PW-100出现了大量问题,也导致了F-15战斗机经常性的“趴窝”。
航空发动机装配难点与装配质量控制措施
航空发动机装配难点与装配质量控制措施
航空发动机装配难点与装配质量控制措施
航空发动机装配是飞机发动机装配制造过程中的一环,它是把机体、发动机主
要零部件、系统的零部件、工具等组装起来,形成一个稳定的发动机系统。
装配过程是一个复杂的系统工程,面临着不少的技术难点和质量控制上的挑战。
一方面,航空发动机装配技术难点主要表现在大部件拼装和装配精度上。
不同
零部件在装配上容易产生变形,如果装配时采用不当的工具就会造成不可修复的错误,导致机体装配失败。
另一方面,航空发动机装配质量控制难点也显而易见,如环保性、可靠性、安全性等,要求相关零部件都要符合国际标准要求。
此外,针对以上重要技术难题,在装配过程中提出一整套有效质量控制措施,
是改善装配质量的关键。
首先,对于需要精装配的航空发动机部件,采用CNC加工中心制作,使機体装配能夠最大程度保持精度、不发生变形,保障装配的可靠性;其次,做好全丝机运行的调试工作,确保发动机性能参数按照设计标准;再次,ISO质量管理体系严格评定,降低加工的质量不稳定性,确保产品具有良好的效果;最后,对于安全性要求高的发动机主要部件,采取定量抽检的方式,减少劣质产品的产生。
总之,航空发动机装配难点与装配质量控制措施均影响着飞机发动机装配效果。
要想解决技术难题,就必须搭建质量控制体系,以保证最终装配质量。
只有实施有效的质量控制,才能制造出性能完善、可靠稳定的航空发动机产品。
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航空发动机研制难点目前,在各行各业众多工业产品中,能够称得上是“工业王冠”的大概只有喷气航空发动机和微电子芯片了。
“工业王冠”不单单反应的是喷气式航空发动机在技术层面的研制难度,也不仅仅说明了航空发动机在飞机设计中属于“心脏”一样的核心地位,更说明了在国家发展过程中航空发动机如同“王权”一般高端的战略位置。
但是我国偏偏在航空发动机研制过程中,长期处于“慢性心脏病”的状态,在追求“工业王权”的过程中,长期处于“知其然,不知其所以然”的境地。
不过,在对航空发动机研制客观规律进行总结和对于国家发展有了更深层次的认识之后,我国在当今航空发动机技术发展的战略机遇期,不仅可以与航空强国齐头并进,还要创立属于中华民族的“动力王朝”。
现代涡扇发动机结构极其复杂,图为GE90大涵道比涡扇发动机结构剖视图采用三维气动算法进行理论计算的压气机叶片如何组织燃料高效的燃烧而又不伤及自身,是燃烧室设计的核心问题带有冷却孔的涡轮叶片,采用了激光熔接技术,号称是世界上最难制造的零件之一。
我国直到上世纪八十年代才开始的高推比核心机预研计划F119-PW-100堪称是世界第一发动机,可是只是美国第四代核心机的衍生产品而已,后面还有三代……用于民航的大涵道比涡扇发动机,我国目前在这个领域没有自己的发动机型号。
精心雕琢的工业王冠喷气式航空发动机的性能优势是建立在精巧的连续回旋转子结构上的,其研制难点也基本围绕这一个核心展开。
现代飞机不断提高的战术技术指标对航空发动机提出了非常高的要求。
高温、高压、高转速而又要求高可靠性、耐久性和维护性是其基本特点。
在这些高而又相互矛盾的要求的推动促进下,航空发动机经过长时间的发展已经成为人类有史以来最复杂最精密的工业产品。
压气机的作用是利用来自涡轮的能量对发动机进气进行压缩和增温。
一方面提高了进气分子活跃程度,更有利于提高燃烧效率。
另外一方面,增加了单位体积内的氧气含量,因为大气尤其是高空大气的单位体积含氧量太低,远小于燃烧室中的燃油充分燃烧所需的耗氧量。
压气机的主要设计难点在于要保证效率、增压比和喘振裕度这三大主要性能参数满足发动机的设计要求。
一个世纪以来,伴随着气动热力学、计算流体力学的发展.压气机的设计水平在逐年提高。
20世纪初采用螺旋桨理论设计压气机叶片,二十年代开始采用孤立叶形理论,三十年代中期开始采用叶栅设计理论,五十年代开始用二维设计技术,七十年代开始建立准三维设计体系,九十年代以来,航空界开始使用三维粘性流场分析设计体系对压气机进行设计。
压气机设计理论、计算模型和设计系统在基础理论科研推动下不断进步跨越。
即便是有先进的计算机辅助设计手段,如果基础科研理论没有进步,也无法在高性能压气机领域取得突破。
由于压气机的逆压梯度相当大、需要对空气流场、温度场和压力场进行详尽的三维分析以及空气粘性计算极端复杂等原因,多级压气机级间匹配、不同工作状态下的性能优化非常困难。
我国在航空发动机压气机设计和制造方面与世界航空强国的差距较小,这主要是源于我国在基础理论研究方面持续进行科研工作。
1952年.吴仲华教授提出了Sl-S2流面理论,并在这一理论的基础上建立了压气机准三维设计系统,直到现在虽然三维设计技术已经相对成熟,但是我国提出的准三维设计技术依然是国内外压气机设计理论体系的核心。
不过我国由于长期进行发动机仿制而不是设计工作,在压气机工程实用的设计规范和试验数据方面与国外先进发动机公司相比还存在相当大的差距。
压气机后面紧跟的是燃烧室。
经过压气机压缩后的高压空气与燃料混合之后将在燃烧室中燃烧,产生高温高压燃气来推动燃气涡轮运转并从尾喷口高速喷出从而产生推力。
航空发动机对燃烧室的要求是:第一,燃烧室单位容积的发热量或者说是热容强度要很高。
通俗的说,就是要燃烧室在尽可能小的容积里完成高压空气与燃料的混合与充分燃烧。
现代航空发动机的燃烧室长度一般只有十几厘米,而燃烧室进口与出口的温度差则高达数百甚至上千度。
这么高的温升对于燃烧室结构设计、冷却设计和材料耐热能力都提出了极端要求。
目前航空发动综合应用浮动壁火焰筒,多孔冷却火焰筒,多孔层板火焰筒等技术提高燃烧室温升,从而根本上提升发动机性能。
第二,要保证足够高的燃烧效率。
这需要燃烧室采用三维数值计算和模拟技术,高紊流度强旋流结构,双旋流的空气雾化喷嘴,带旋流的预混喷嘴,强旋流混合头部等技术来增强燃料与空气的掺混,提高燃烧效率。
第三,保证经过燃烧室后的气体达到所需的温度并要求出口温度场相当均匀。
燃烧室的后面是涡轮,如果气流温度不均匀,有的地方特别热,有的地方特别冷(相对的冷,温度仍在千度左右),涡轮就会受不了--同一个涡轮叶片,转到热的地方就膨胀,转到冷的地方就收缩,一来二去,叶片很快就会发生金属疲劳,降低了使用寿命。
燃烧室的设计难点在于,油气二相混合物的流动特性既不同于液态,又不同于气态,这种流场很难建立精确的数学模型。
所以,燃烧室的设计过程很大程度上是通过实验来进行的,需要完善的试验设备和较长的试验时间。
目前我国在太行发动机上突破了三代航空发动机高温升燃烧室技术,燃烧室温升能够达到800K-850K,但是此时美国采用温升上千度瓦片浮壁燃烧室的F119-PW-100第四代航空发动机已经开始服役。
美国已实施的发动机热端部件技术计划(HOST)和目前正在进行的高性能涡轮发动机技术综合计划(IHPTET),针对燃烧室进行了大量的预先研究并已取得显著技术进步。
能在高温、高压和高速条件下稳定工作就是现代航空涡轮发动机对涡轮性能提出的最基本要求。
对于气流而言,温度、速度和压力是密切相关的三个参量,于是,三高要求最终就体现在尽可能提高涡轮进口温度上面。
而且,涡轮进口温度,也就是平时说的涡前温或者燃烧室出口温度,是航空发动机最关键的循环参数,是影响航空发动机效率、推力和总体性能的最关键参数。
为了保证涡轮材料不被高温燃气所融化,涡轮通常都要采取复杂的冷却手段,比如气膜冷却、冲击冷却和对流冷却。
这些冷却手段都是通过空心涡轮内部释放出来的冷空气实现的。
需要铸造出空心的复杂气动外形的涡轮叶片成为挑战各国航空工业的大难题,这项技术至今被人称作是“工业王冠上的宝石”。
另外现在航空发动机领域大行其道的单晶涡轮叶片逐渐普及使用。
单晶叶片就是只有一个晶粒的铸造叶片,整个叶片在内部晶体结构上没有应力集中和容易断裂的薄弱点。
现在航空强国在开发更高冷却水平的单晶叶片,如对开叶片、扩散连接的叶片及多孔层板叶片,预计冷却效果可达400℃-500℃。
高性能水平的叶片已是集先进的材料、先进的成型工艺和先进的冷却技术以及先进的涂层于一体。
我国航空发动机研制的困难和性能差距主要就体现在涡轮叶片以及涡轮盘材料和工艺两个方面。
在上世界70-80年代国外在材料和工艺方面进展突飞猛进,我国却因为历史原因错过了机遇时期。
在国外第三代航空发动机早已采用并成熟实践的材料中,单晶涡轮叶片和粉末冶金涡轮盘我国至今尚未在第三代航空发动机“太行”上应用。
而单晶涡轮叶片和粉末冶金盘的特性是航空发动机性能和先进性最关键的保证。
研制先进材料需要较长的时间并具有较大的风险,我国以往在航空发动机研制上采取以型号带动工业的方针,试图通过上型号的方式来提升整个航空工业水平。
于是,与型号相关的材料和工艺研究在型号立项之时才开始搞。
通过较短的时间无法完成先进材料和工艺的科研任务时,就必须修改发动机设计指标、导致航空发动机研制周期大大延长甚至致使型号研制失败。
而国外广泛开展各项预研工程积累科研和工业实力,在需要进行型号研制时,立刻就能拿出现成的材料和加工工艺。
近年来,我国也开始反思教训,学习国外先进经验开始进行预研工程,预计在十一五和十二五期间,这些基础研究项目将大量的开花结果。
航空发动机作为需要漫长研制时间来精心雕琢的“工业王冠”,其本身的技术难度虽然达到了人类工业领域的顶峰,但是我国航空发动机发展史证明,突破技术并不是最大的“拦路虎”,重要的是对航空发动机研制需要长时间,大投入和基础科研的特点有清晰的认识。
从正确的认识出发,制定基础科研和工程发展长远规划,并且按照规划矢志不移的进行持续科学的科研管理是航空发动机成功研制发展的唯一发展策略。
它山之石:航空发动机研制经验谈以发动机技术为核心的气动热力学、材料学、结构力学和结构设计技术以及工艺技术构成的核心技术体系已经成为航空强国战略发展的重要支柱,也是我国目前少数几个没有取得完全突破的技术体系之一,堪称发达国家最后的“工业堡垒”。
与我国发展航空动力“以型号牵引技术甚至是整个航空动力工业水平”的老方针不同的是,欧美等航空强国极其注重基础研究和预研,其强大的法宝可以总结成三个关键词:预研工程,核心机计划,发动机系列化。
事实上,这三个关键的概念和理念是不可分割的一个整体,其构成了发达国家在航空动力发展上的整个思路体系的主干。
航空发动机的研究和发展分为:基础研究、探索发展(应用研究)、预先发展和工程发展。
中国和往往是有了具体工程发展型号的时候,才去搞基础研究、探索发展(应用研究)、预先发展,打算通过一个型号带动整个航空动力产业的进步。
而这条道路是不适合航空动力型号研制的客观规律的。
航空发动机尤其是军用大推涡扇机是一个国家工业和科研体系最高的技术成就,发展科学不能有太强的功利色彩,等到需要的时候再去从头研制总是远水解不了近渴。
核心机从物理概念讲,是在燃气涡轮发动机中由高压压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮组成的核心部分,它不断输出具有一定可用能量的燃气,因此又称为燃气发生器。
从技术途径讲,是利用在探索发展(应用研究)得到验证的先进部件组成核心机。
其主要特点是叶片比较短小,工作环境温度高、压力高、转速高、承受的应力大,在使用中这部分的故障率多。
因而采用的工艺复杂,材料昂贵,其研制成本和研制周期在发动机研制中所占比重大,成为航空发动机研制中主要难点和关键技术最集中的部分,也是航空发动机先进性和复杂性的集中体现。
发动机系列化的最主要途径是保持一台成熟的核心机基本几何参数不变的条件下,通过改变风扇或低压压气机直径和级数以及涡轮的冷却技术或材料来改变发动机的主要循环参数,如压比、涵道比、空气流量、涡轮进口温度等,从而获得不同性能和用途的发动机。
在同一核心机上配上不同的“风扇、低压涡轮、加力燃烧室等低压部件及相关系统”,就可以以较低的风险研制出覆盖一定推力(功率)范围的一系列发动机。
满足不同用途飞机对动力的需要,从而实现核心机的多用途目标。
视燃气向涡轮转化能量的比例不同,核心机可以衍生出不同的发动机类型。
如果燃气转化到涡轮的能量主要用于驱动压气机以持续完成热力学循环,而仍然含有相当热能和动能的燃气从喷口喷出,也就是利用燃气的反冲作用作为发动机主要动力来源,这就是喷气式航空发动机。