艦載發動機起飛增推技術和附件環境適應性研究

馬會寧

（中航工業西安航空動力控制有限公司，西安710077）

0 引言

隨著性能的不斷提高，航空發動機對控制系統的要求也在不斷提高，特別是艦載飛機要求其發動機在爬升、追擊、擺脫敵機以及突發的緊急情況下快速且可靠起動、適應艦載環境的特殊要求（防霉菌、防濕熱、防鹽霧”及抗電磁兼容性）等，這也就對發動機控制系統提出了更高的要求。因而，對艦載發動機附件的起飛增推技術和附件環境適應性進行研究非常必要。

本文以某原型機為對象，對艦載發動機起飛增推、附件的“三防：防霉菌、防濕熱、防鹽霧”及防電磁兼容性進行了研究和試驗驗證。

1 關鍵技術研究

1.1 起飛增推研究

（1）增加特殊功率狀態要求。當艦載發動機附件進入特殊功率狀態后，最大機械液壓限制轉速相對最大狀態提高△n2=0.6%。油門-轉速特性如圖1所示。

圖1 油門-轉速特性

圖2 n2換算轉速-α2控制規律

（2）改進α2控制規律，如圖2所示。其特點是：在≤298K以下時，對應一定的 α2；在≥313 K以上時，對應增大的 α2。＝298～313 K，α2在 n2r=60%以上、同一n2r條件下隨溫度升高而均勻增大。

（3）改進自動加速供油控制規律，如圖3所示。

（4）增加特殊功率狀態功能，相應增大加力供油量。

（5）改變噴口控制規律，如圖4、5所示。

（6）改變πT調節規律，如圖6所示。

圖3 n2換算轉速-油氣比控制規律

圖4 噴口隨油門桿變化的控制規律

圖5 噴口隨溫度變化的控制規律

圖6 πT調節規律

1.2 環境適應性研究

為了掌握原型發動機附件滿足艦載發動機特殊環境（防霉菌、防濕熱、防鹽霧及電磁兼容性）要求的程度，對原型發動機附件暴露于大氣中的零組件的材料和表面處理進行了復查、統計及分析，并進行了改進設計。

1.2.1 防霉菌、防濕熱、防鹽霧研究

原型發動機附件現用的材料為鈦合金、銅合金、鋁合金、結構鋼和不銹鋼等。

（1）鈦合金

選用的鈦合金有2種：TC4、TC6，主要用于加工螺套、堵蓋、調整釘座等零件。鈦合金是最理想的耐蝕材料，但為了防止接觸腐蝕，對鈦合金零件進行陽極化防腐處理，處理方法見表1。

表1 鈦合金零件陽極化防腐處理

（2）銅合金

選用的銅合金有2種：QBe2、QAL10-4-4，主要用于加工螺套、襯套類零件。銅合金的耐腐蝕性能優良，對水、海水、多種鹽溶液、有機物（包括有機酸）均有良好的耐腐蝕性能。對銅合金零件不做表面處理。

（3）鋁合金

選用的鋁合金有6種 ：ZL101、ZL105、2A11、2A12、2A50、2A70，主要用于加工殼體、帽蓋、調整釘座等。由于種類較多，其防蝕性也有差異。鋁合金零件表面經鉻酸陽極化處理后可以提高耐腐蝕性，處理方法見表2。

表2 鋁合金零件的防腐處理

（4）結構鋼

選用的結構鋼有6種，45/A、12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4 WA、30CrMnSiA、38CrA、65Mn，主要用于加工墊圈、螺釘、花鍵軸等。其一般耐蝕性比較差，在空氣、水和各種潮濕環境下會發生腐蝕，必須對結構鋼零件表面做防腐蝕處理，處理方法見表3。

（5）不銹鋼

選用的不銹鋼有6種，即1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9、2Cr18Ni9、ZG1Cr18Ni9Ti、2Cr13、ZGCr18Ni9Nb，主要用于加工油門軸、定位銷釘、管接頭、調整釘、刻度盤調整釘座、端齒墊圈、彈簧座、螺樁、支架操作桿等。根據鉻含量和鎳含量的不同，不銹鋼可分為奧氏體、鐵素體、馬氏體和雙相不銹鋼。最適于海洋環境的是奧氏體不銹鋼，又被稱為海洋級不銹鋼。不銹鋼零件的防腐處理方法見表4。

表3 結構鋼零件的防腐處理

表4 不銹鋼零件的防腐處理

用馬氏體不銹鋼1Cr11Ni2W2MoV加工的連接銷，屬于重要承重件，對材料的強度要求極高。為做到既防腐又耐磨，在該零件表面增加TiALN涂覆處理。

此外，殼體是接觸大氣面積最多的附件，其防腐非常關鍵。殼體材料主要有ZL101和ZL105，其中ZL101的耐蝕性較好，但ZL105由于含銅，耐蝕性稍差。通常采用微弧氧化；鉻酸陽極化+涂漆方法提高鋁殼體耐蝕性。

微弧氧化的處理方法比較簡單，但可以有效提高殼體的防腐能力。不過，微弧氧化后硬度較高，對于需補充加工的復雜殼體，增加了其加工難度；如需保護加工部位，對于復雜殼體，工裝的制造難度也很大。

表5 現行防腐處理方法

參照研制經驗，對鋁合金殼體材料進行鉻酸陽極化處理后，再使用專用耐腐蝕保護漆進行涂覆（見表5），以提高附件的耐腐蝕能力。該方法在外部形狀簡單、型面較少的殼體上操作比較簡單。

1.2.2 電磁兼容性研究

艦載發動機附件為機械-液壓產品，但其上有消喘、轉速重調、起動、減速、小加力、特殊狀態等電磁閥和溫包故障、壓力信號器12個電子元件。為了滿足海洋環境，要求電子產品按GJB 151A-1997要求和GJB 152A-1997測量方法執行。試驗量值按GJB 151A-1997有關條款中海軍飛機要求，試驗項目為CE102、CE107、RE102。

對暴露在空氣中的所有2次配套件均重新研制，增加“三防”要求和電器產品的電磁兼容要求。為滿足“三防”和電磁兼容要求，附件中的接插件、電磁閥和信號器的接插件按美軍標（MIL-DTL-38999K系列Ⅳ）電連接器標準選型篩選。

2 結束語

通過建模和工程化設計，某型艦載發動機附件首批產品已通過發動機匹配試驗和高空臺試驗驗證。結果表明：采取的措施，滿足了主機的防霉菌、防濕熱、防鹽霧、防電磁兼容性要求,基本達到了主機的起飛增推、改善加速性的要求。

[1]李金桂.腐蝕控制設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2006.

[2]中國航空材料手冊編輯委員會.中國航空材料手冊 [M].北京:中國標準出版社,2001.