中国高空台建设计划(航空发动机)

世界航空强国" 高空台" 一瞥及二十一

世纪中国" 高空台" 建设计划

航空发动机是飞机的心脏，是提高飞机性能和更新换代的决定因素之一。作为典型的高科技军民两用产品，航空发动机对科学技术和国民经济的发展具有重要的意义，是一个国家科技、工业和国防实力的重要标志。我国至今还没有实现从引进、仿制到自行设计的战略转变，没有一个发动机型号走过自行研制的全过程并装备部队。目前，我国不仅民用航空动力市场几乎已全部被外国占领，而且所有已研制的的军用飞机也是在买装或仿制国外发动机，这种状况不但与我国在世界上有重要影响的大国地位极不相称，而且一旦国际形势突变，或者在周边地区发生局部战争，我空军将因动力受制于人而陷入极大的被动。落后就要挨打! 这种局面令人十分担忧!造成这种局面的原因是多方面的。客现上，航空发动机技术复杂，研制难度大、花钱多、周期长，国家工业和技术基础薄弱;主观上，对航空发动机研制的复杂性和规律性认识不足，技术储备不够，经验少；加之摊子大，战线长，重复建设，造成力量分散，包袱重，投资不足；引进、仿制机种过多又没有良好地消化、吸收和创新，特别是一直比较注重型号研制，而对预先研究、打基础的工作却重视不够。世界肮空动力发展的历史说明，一个国家想成为航空强国，建立强大的、高水平的国家级航空发动机试验条件是十分必要的。

从1937 年德国建立起第一座冲压式发动机高空试验设备起，全世界已有德、美、英、法、前苏联和中国相继建立了包括不同类型的高空台在内的大型航空动力装置试验研究基地几十个，高空试验舱近百个，以及不计其数的部件试验设备，这对世界航空动力装置的快速发展起到了极大的推动作用。

世界各国航空动力装置试验条件建设的发展历程

1、二十世纪40 年代至60 年代中期的蓬勃发展阶段

这一时期，由于航空涡轮喷气发动机的诞生和发展使飞机突破了音障，并很快发展到两倍以上的音速。这样，单从部件试验和海平面试车台的试验结果己难以准确地确定发动机高空性能和工作稳定性。因此，大型试验设备建设在美、英、苏、法等国得到大力发展。

在这段时间内，美国了建立近10 个试验基地，拥有10 座高空台，包括几十个高空试验舱。英国建立了3 个发动机试验基地，拥有3 座高空台，5 个高空试验舱。法国建立了一个试验基地，4 个高空试验舱。前苏联也建立了一个试验基地，4 个高空试验舱。英国国家燃气涡轮研究院(NGTE)在1958 年建成投产的3 号连接式试验舱，其直径达6.1 米，长24.4 米,空气流量272k 公斤/秒，模拟高度25000 米，模拟马赫数达到3。该台可广泛用于发动机的性能试验和标定试验。

艰难的航空发展,使前苏联政府时刻认识到，没有高空台很难发展大推力和高性能的航空发动机,从50 年代开始，前苏联中央航空发动机研究院(CIAM)在距离莫斯科45 公里的杜拉耶夫村开始集中兴建前苏联唯一的大型航空动力装置试验研究基地，建成了多个高空舱和配套的零部件试验设备。

真正令世人震惊的是美国空军阿诺德工程发展中心(AEDC)在1956 年耗资7870 万美元，建成了世界上第一座推进风洞16T 和16S。这是全世界第一座进行全尺寸进气道/发动机/尾喷管联合试验的高空台，能非常真实地模拟飞行时的状态。

60 年代末至80 年代的发展成熟期

为适应“协和号”超音速运输机的奥林帕斯593 发动机的研制，英国在NGTE 建立了大型自由射流舱 4 号舱。这个舱能对协和号飞机在各种不同飞行姿态下的进气道进口条件进行模拟。4 号舱最初的设计目标为: 在马赫数 1.5-3.5 连续变化范围内，能进行带进气道与尾喷管的全尺寸发动机试验，其马赫数变化速率每秒为0.1;侧仰角和侧滑角的模拟角度可达20 度变化速率可达10 度/秒。典型的试验项目有:侧滑飞行试验、飞机超音速特性评定和冷天试验等。

在此期间，美国也增建了类似的设备，而且还可以对飞机前机身的影响进行模拟试验。美国GE 公司1968 年投产的43 号连接式高空舱，可测温度392 点、压力400 点、频率10 点(燃油流量和转速)，桥路24 点、振动10 点、液体压力21 点、共计857 个测量困道。其瞬态测试能力己达400 个模拟量，采样速度达200-1000 通道/秒。采样后3min 内即可得到发动机试验性能数据和飞行数据。

前苏联在这一时期也继续对杜拉耶夫村试验基地进行扩建，不但新建了一个

大型气源站和大量零部件试验设备，还新建了一个可进行自由流试验的高空舱。使基地能力扩展到: 最大供气量650kg/s,最大抽气能力100000--110000 立方米/秒,进口空气温度-60℃—300℃(改建后可达400℃)，模拟飞行高度0-22000 米,模拟飞行马赫数为3(高度为12000m 3 时)，总装机功率达600000kW,目前拥有四个实验舱，直径均为6 米(在莫斯科总部还有一个3.2m直径的小高空舱)。此外还可以模拟热带地区和雨天气候条件，进行发动机高低温起动试验。在马赫数为1.8- 2.5 范围内,也可对飞机进气道进行试验。

巨型高空台的兴建

美国在80 年代投资6.5 亿美元，花了近10 年时间，在AEDC 进行大规模技术改造，在90 年代建成了目前世界上最大的航空发动机高空台〔AST)。这座高空台的主要特点是:有两个试验舱，一个是直接连接式试验舱，另一个是自由射流试验试验舱。舱体直径达8.5 米,长度为26 米,总空气流量为725kg/s，供气温度从-100℃至800℃;冷却用循环水量达40000 立方米/小时,软化水处理能力为70000 立方米/小时:管网系统结构非常紧凑，所有管道全部采用不锈钢，无锈蚀，既解决试验供气的清洁度，又延长使用寿命。

前苏联为了适应大型民用涡扇发动机试验研究的需要，80 年代末，CIAM 又决定在该基地增建一个直径为10 米的特大型高空试验舱，并继续扩建其气源能力。该项目原定1999 年投产。后因苏联解体，国家经济困难而中途暂停。值得指出的是，虽然俄罗斯经济十分困难，特大型高空试验舱建设流产，但是近几年政府仍投入资金将碳钢管道逐步更新为不锈钢，并更换一部分老化的气源机组。

与此同时，与我国毗邻的日本和印度也各自投资10 亿美元在90 年代末启动了日本和印度航空动力装置试验基地建设计划。

在此期间，世界各国高空台的各项试验技术和测试技术都已趋成熟。直接连接式高空舱显示出试验范围广、功能强、精度高、费用低、周期短和效率高等无无可比拟的优越性，其试验项目已从一般性能鉴定和调试试验，发展到功能试验、进气畸变试验和环境试验，以及结构完整性试验等。英、美等国逐步将原在其它试验台的许多试验转移到高空台上进行而且以军用规范的形式，确立了高空台在航空发动机研制定型中的地位和作用。为此集中国家的人力、物力和财力，统一