大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)研究

王之聲

摘 要：本文對(duì)軍用及民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)要素等進(jìn)行了詳細(xì)分析和闡述，對(duì)國(guó)家正在執(zhí)行的大型飛機(jī)工程項(xiàng)目目標(biāo)等加以確定，并深度表述和解析大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)重要性?xún)?nèi)容和大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：大型飛機(jī);發(fā)動(dòng)機(jī);發(fā)展現(xiàn)狀;

大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)主要是指基本涵道比大于4的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備自身具有推力大和耗油率低優(yōu)點(diǎn)以及相關(guān)運(yùn)行噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，之后在此基礎(chǔ)上在軍用運(yùn)輸機(jī)方面和對(duì)應(yīng)大型亞聲飛機(jī)方面應(yīng)用較為廣泛。軍民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)自身具體性通用性能較為強(qiáng)勁，高達(dá)70%的運(yùn)行效率，其安全性要求、環(huán)保性要求、舒適性要求和經(jīng)濟(jì)性要求等遠(yuǎn)比民用干線客機(jī)要嚴(yán)格得多。所以軍民結(jié)合策略實(shí)施和相互扶持策略實(shí)施勢(shì)在必行，因?yàn)檐娪么蠛辣葴u扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備自身數(shù)量較少，多數(shù)以較大軍用運(yùn)輸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備以及民用改型模式為主，最為常見(jiàn)的幾種類(lèi)型包括CFM565C發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備和俄羅斯D-30KP發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備等。

1 大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀要點(diǎn)分析

通過(guò)數(shù)次分析和調(diào)查可以看出，中國(guó)未來(lái)20年干線客機(jī)需要八百架左右，級(jí)別為150座級(jí)，加之不同用途的大型飛機(jī)，軍民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備所需數(shù)量為2750臺(tái)，其價(jià)值為412億美元，將其進(jìn)行人民幣換算，為3300億人民幣左右。應(yīng)該了解到，大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備用途相對(duì)廣泛且發(fā)展?jié)摿薮螅蠛辣葴u扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備的合理運(yùn)用會(huì)帶動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和軍事發(fā)展以及社會(huì)效益增長(zhǎng)，之后在此基礎(chǔ)上推動(dòng)我國(guó)內(nèi)部國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并對(duì)科技進(jìn)步和國(guó)防進(jìn)步起到至關(guān)重要的作用。經(jīng)過(guò)我國(guó)飛機(jī)行業(yè)改革與創(chuàng)新，我國(guó)航空動(dòng)力技術(shù)得到深度發(fā)展與完善，軍用渦噴和小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用均被推廣，上述設(shè)備研制生產(chǎn)能力得到全面加強(qiáng)，并裝備了近百種軍民用飛機(jī)，其為民用航空事業(yè)發(fā)展和軍用航空事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)出了寶貴力量。需知，大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)使用中，以大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為主，風(fēng)扇技術(shù)研究工作和高壓技術(shù)研究工作均被深刻探討與研究，在航空推進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證策略方案支持下均取得可喜進(jìn)展，逐步完成了設(shè)計(jì)定型太行發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)為核心的大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備調(diào)整機(jī)構(gòu)建立，雖然如此，但與發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)動(dòng)機(jī)科研水平相比仍舊存在較大差距，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)相對(duì)較弱且關(guān)鍵技術(shù)突破性較小，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)下飛機(jī)運(yùn)行需求，并且多數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和部件仍舊存在缺門(mén)現(xiàn)象，工程設(shè)計(jì)方面和使用經(jīng)驗(yàn)方面上仍會(huì)遇到許許多多的研發(fā)困難。

2 大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 設(shè)計(jì)技術(shù) 針對(duì)軍民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備進(jìn)行分析，包括特殊狀態(tài)下的環(huán)保指標(biāo)和壽命指標(biāo)以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，剩余主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)一般情況下持等同狀態(tài)，此時(shí)共包含了總體內(nèi)容、部件內(nèi)容、系統(tǒng)內(nèi)容、整機(jī)內(nèi)容和仿真內(nèi)容等，所以我們要對(duì)大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行積極整合與全面研究。大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備整體策略設(shè)計(jì)技術(shù)，此時(shí)涵蓋了飛發(fā)一體化內(nèi)容和經(jīng)濟(jì)性分析內(nèi)容兩種;民用發(fā)動(dòng)機(jī)適航技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，之后為大涵道比渦扇設(shè)計(jì)技術(shù)和增壓級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)。大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)還包括低排放技術(shù)、高性能技術(shù)、長(zhǎng)壽命技術(shù)、低壓渦輪設(shè)計(jì)技術(shù)、核心機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)、低噪聲設(shè)計(jì)技術(shù)、驗(yàn)證機(jī)設(shè)備研發(fā)技術(shù)、軸承和傳動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、故障診斷和監(jiān)控技術(shù)和渦輪主動(dòng)間隙控制技術(shù)以及輔助動(dòng)力裝置設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)等。

2.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與測(cè)試技術(shù) 大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備與小涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備不同點(diǎn)在于需要對(duì)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和對(duì)應(yīng)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備研發(fā)技術(shù)進(jìn)行及時(shí)改進(jìn)與完善，除此之外，其尺寸增加內(nèi)容和流量增加內(nèi)容以及推力增加內(nèi)容等均需進(jìn)行調(diào)整和完備。因?yàn)樵诖蠛辣葴u扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備中，特別是民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備，其旨在達(dá)到嚴(yán)格適航條例需求，此時(shí)應(yīng)該進(jìn)行大量適航試驗(yàn)活動(dòng)操作，最為常見(jiàn)的包括了吞咽試驗(yàn)內(nèi)容和包容試驗(yàn)內(nèi)容以及相關(guān)的環(huán)境試驗(yàn)內(nèi)容，之后在此基礎(chǔ)上要對(duì)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備自身所需試驗(yàn)進(jìn)行深度研究與分析，發(fā)展與之對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)方案和使用規(guī)范，此類(lèi)操作技術(shù)中涵蓋了整機(jī)試驗(yàn)內(nèi)容、調(diào)試技術(shù)內(nèi)容、發(fā)動(dòng)機(jī)反推力試車(chē)技術(shù)內(nèi)容、發(fā)動(dòng)機(jī)投鳥(niǎo)試驗(yàn)技術(shù)內(nèi)容、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備吞水內(nèi)容、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備吞冰內(nèi)容、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備吞砂試驗(yàn)內(nèi)容、發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)風(fēng)試驗(yàn)內(nèi)容、發(fā)動(dòng)機(jī)逆風(fēng)試驗(yàn)內(nèi)容、發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備噪聲場(chǎng)測(cè)量技術(shù)內(nèi)容和部件壽命基礎(chǔ)性檢查內(nèi)容等。

3 主要解決方案與措施要點(diǎn)分析

3.1 關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)要點(diǎn)和驗(yàn)證機(jī)研制要點(diǎn)分析 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備整體研究方案設(shè)計(jì)和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備部件設(shè)計(jì)以及發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備加工試驗(yàn)設(shè)計(jì)等顯得尤為重要，此時(shí)應(yīng)完成發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備方案設(shè)計(jì)，與此同時(shí)，要進(jìn)行詳盡的性能分析計(jì)算，對(duì)部件設(shè)備氣動(dòng)熱力性能進(jìn)行深度數(shù)值仿真研究和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備方案草圖整理，預(yù)選有效設(shè)計(jì)方案，對(duì)部件技術(shù)指標(biāo)和對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)需求做出嚴(yán)格規(guī)范。除此之外，要相繼完成總體系統(tǒng)試驗(yàn)件設(shè)備設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì)以及部件壽命設(shè)計(jì)與分析，在選材和工藝加工環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)系統(tǒng)綜合數(shù)值方針內(nèi)容等也要進(jìn)行仔細(xì)分析與思考，輔助動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)內(nèi)容和輔助動(dòng)力裝置試驗(yàn)內(nèi)容等也為其中重點(diǎn)。核心機(jī)設(shè)備工程設(shè)計(jì)和驗(yàn)證機(jī)設(shè)備工程設(shè)計(jì)以及加工工序均需事先嚴(yán)格制定，逐步完成核心機(jī)設(shè)備加工和地面模擬試驗(yàn)，重要內(nèi)容為地面臺(tái)架位置處的持久性綜合試驗(yàn)，還有就是高空臺(tái)巡航狀態(tài)性能模擬試驗(yàn)，需要注意的是，此時(shí)H=11km， Ma=0.8，此種規(guī)格才算準(zhǔn)確。

3.2 材料建設(shè)和工藝建設(shè)以及試驗(yàn)調(diào)整 材料內(nèi)容和操作工藝內(nèi)容是大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備內(nèi)容核心技術(shù)之一，需要提前安排實(shí)施計(jì)劃和研究策略，做好攻關(guān)研究工作，只有這樣才能在一定程度上達(dá)到技術(shù)突破和技術(shù)創(chuàng)新的主要目的。大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備研制過(guò)程中需要合理介入加工方案和對(duì)應(yīng)正規(guī)試驗(yàn)手段等，在當(dāng)前基礎(chǔ)上結(jié)合技術(shù)實(shí)施原則和工作特點(diǎn)，做好及時(shí)的技術(shù)完備與技術(shù)補(bǔ)充，最為常見(jiàn)的操作即為野外試車(chē)臺(tái)、環(huán)境試車(chē)臺(tái)、2號(hào)高空艙、快速反應(yīng)科研試制力量等。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)合理利用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備技術(shù)對(duì)設(shè)備自身進(jìn)行試驗(yàn)與考究，逐步完成試驗(yàn)步驟，務(wù)必要做到認(rèn)真負(fù)責(zé)，全面做好材料建設(shè)工作和工藝改進(jìn)工作以及試驗(yàn)調(diào)整工作等，以此來(lái)提高大型飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備的研發(fā)質(zhì)量和研發(fā)效率。

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