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上柴柴油机备件-中国造出12吨级涡轮风扇发动机,究竟怎么了?发动机太行

来源:应急救援装备网  作者:蓝品汇优采云   2024-03-17 阅读:126

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全文共3998字,阅读时间8分钟。

太行发动机代号WS-10(涡扇10),是我国第一台研制成功的大推力涡扇发动机。 这台被寄予厚望的发动机的命运尚不确定。 定型量产后的12年里,一直受到安全性和耐用性问题的困扰,中国空军原本期望太行能完全替代俄罗斯AL-31F,装备约200架J10战斗机和约300架J11战士。 但迄今为止,由于种种原因,太行仅少量使用。 刚刚开始量产的J11B和J16总共只有100架左右。

网络上对于太行发动机的评价褒贬不一。 鼓吹者不仅吹嘘发动机推力高达14吨,而且性能优异,赶超美国、超越俄罗斯; 诋毁它的人说它是机库女王,只能修不能用。 太优秀了可以吗? 作为批量生产的货架产品,它到底怎么了?

说起泰兴,就免不了要说起历史。 在中国航空发动机的历史上,对12吨级发动机的关注始于20世纪60年代末。 当时的三机部分别是配套歼9战斗机、强六强击机、轰8大型轰炸机等飞机的910发动机。 该开发项目是开发推力12吨的涡扇发动机。 WS6的设计是航空领域的一次巨大飞跃。 在中国连苏联引进的发动机都还没有生产的时候,却设计出了完全等同于当时主流技术的发动机。 凭借其对当时革命的热情和对科技领域的了解,设计出了号称无畏探索的WS6,大张旗鼓地推出。

WS6发动机的设计从1964年到1965年只用了不到一年的时间,这是美国和苏联都无法想象的时间。 这意味着中国的设计师和工程师根本没有时间研究发动机。 他们依靠自己的知识和当时有限的信息,纯粹在图纸上完成了当时世界上最先进的高度复杂的涡扇发动机的设计。

如此仓促的发动机设计和研发显然为后来的困难奠定了基础。 WS6 发动机的原型机于 1968 年制造出来并开始台架测试。 这次测试一直持续到1980年,经历了文革的混乱之后,WS6的开发周期之长也就不足为奇了。 当时,全国几乎所有的科研项目都不同程度地存在着这样的情况。 然而太行发动机ws-15,文化大革命不仅对技术研发产生了恶劣影响,也对人类造成了恶劣影响。 思想也产生了不好的影响。

1978年歼9战斗机进入首机生产准备时,WS6连台架正常运行5小时的记录都没有,推力也远远达不到设计要求。 J9计划于1979年暂停,整个项目在1980年宣布时不到8个月就结束了,项目几乎没有后续资金,也没有钱购买燃料。 WS6突然神奇地完成了所需的台架测试,并声称已经达到了设计推力。 ,随后在没有任何资金的情况下凭空通过了发动机短试、高空试验、长试、飞行前测试。 这意味着WS6已经彻底完成了整个研制过程,6台原型机的总试车时间为334小时,2012年为334小时,瑞典同级别的RM8仅在成熟的发动机JT8D后面增加了一个加力燃烧室,而试车时间时间不少于2000小时。

更令人惊奇的是,这个消亡和被遗忘的项目还产生了更令人震惊的结果,WS6G。 仅对风扇和燃烧室进行了重新设计,就获得了高推力且重量小于10%的涡流。 风扇发动机,这只是1982年的事情,要知道两年后的新型战机发布会为了不担心发动机问题,准备使用重量更大、推力更小的R-29涡喷发动机。 难道航空部不知道自己还有这么牛逼的发动机吗?

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ws6:吹牛不征税,吹牛也不违法。 为什么不吹牛呢?牛越大,你赚的钱就越多。 如果你不吹牛,你就不会吹牛。

WS6研发团队的许多成员成为了后续发动机项目的骨干力量,其一些风格和习惯也不可避免地被继承到了其他发动机的开发中。 白手起家的WP14昆仑,一切复制,打造出了据说是世界上最先进的发动机。 涡喷,其实10年前的JY101、P1128只是不好意思谈论而已。 昆仑的纸面表现确实很不错,比当时国产的WP13推力更大,油耗更低,发动机迎风面积更小,虽然不如F404这种涡扇发动机,也算是不可多得的中型发动机-推力发动机。 然而,昆仑只生产了不到100台,就戛然而止。 部队不断报告发动机出现重大质量问题,最后得出的结论是发动机根本无法使用。 J8F直接按旧装了。 空军甚至直接将一批装备昆仑发动机的J8F退回飞机厂,拒绝接收。

到现在为止,昆仑能否使用几乎是一个谜。 一方面兵力和装备数量稀缺,另一方面缺乏足够的采样数据库进行积累、应用和维护。 但毫无疑问,昆仑是先成功后失败的。 后来在中国也被使用。 采用推式发动机的飞机模型,无论是设计还是试飞,都尽量回避它,完全假装它不存在,可见它是多么不受欢迎。

太行发动机ws-15

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发动机行业知名坑王昆仑发动机试飞正常,但经常发火、罢工、喷件。

绕了一大圈,话题又回到了太行。 本来,如果WS6真的很出色,太行就会在WS6的基础上,用先进的设计技术和材料技术进行改进。 然而,总工程师其实知道WS6的成就是未知的。 可以生产多少? 为了安全起见,设计其实是有蓝图的。 这就是美国通用汽车公司著名的F110系列发动机。 中国实际上并没有获得F110发动机,但中国可能从巴基斯坦、以色列等获得F16发动机,F15飞机配备的是F100系列发动机,但中国实际上通过与中美合作获得了很多关于F110的基础技术。美国通用电气公司。

其中包括CFM56-3的核心发动机技术。 CFM56-3的发动机核心发动机是最接近F110核心发动机的衍生产品。 不过,CFM56毕竟是民用发动机。 它并不是F110核心发动机的完整移植。 我国最多只能说有机会掌握和了解F110核心机技术,但这款核心机的使用主义却给整个太行计划的整体设计埋下了失败的阴影。

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核心发动机与737发动机CFM56共用的F110发动机,是太行强行移植的。 器官移植过程十分残酷,发生了严重的排斥反应。

为什么这么说? 主要原因是GE的高压压缩机的压力比太高,流量太小,压缩机余量很小船用物资,导致太行整体设计出现一系列不合理的数值。 例如,总升压比太高。 大多数第三代甚至第四代发动机的设计压力比都在20到30之间。例如AL31、F100、F404都在21到25之间,而太行则跟随F110达到了32。本来发动机压力就很高。比率可以减小发动机的尺寸并增加输出功率。 然而太行发动机ws-15,过高的总增压比导致压缩机出口温度过高。 太行的燃烧室入口温度比F100和AL31高出100多度,这意味着燃烧后涡轮前的温度至少比两者高出100多度。

涡轮机的耐温问题一直是世界难题。 别说超过100度了,提升10、20度也算是很大的进步了。 总体来说,太行的这个价值首先让我们遇到了一个非常难以克服的困难。 别看GE的F110多么可靠稳定。 F110的前身F101是红烧鸡女王。 正是因为这个参数太高,才引发了很多涡轮问题。 GE技术水平很高,花了10多年的时间努力使用第三代单晶叶片和双喷叶片。 高性能涡轮盘解决了这个问题,但是我们呢? 别说第三代单晶,第一代单晶也没成功。 太行最终被迫采用定向凝固金属来实现第三代单晶的设计。 依靠复杂的冷却设计和更重更厚的涡轮设计,才勉强通过了实验。 太行循环参数高,但发动机不轻。 为此,在实际使用中,涡轮机经常出现过热裂纹,甚至爆裂飞散。 太行以拥有喷涂部件的发动机而闻名。

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太行发动机涡轮温度过高,负载压力过高,在高工况下经常出现零件散架,俗称小李飞刀。

只是这个问题而已。 你低估了熟练的设计师。 太行的第二个严重问题是,606在其设计的所有型号中都遇到了一个问题,至今未能完全解决,高低压协调。 太行的设计采用核心机——主要部件单元设计。 其实就是说风扇和核心机是分开设计的。 风机低压、高压压气机的协调问题从一开始就需要解决,但一直没有解决。 。

太行已定型并投入使用。 有一天,某位研究人员突然发现,其实风扇在一定条件下(俗称运动范围和调节范围)对于流量和压力比根本没有余量。 也就是说,其背后的压缩机理论上已经无法正常工作。 事实上,太行是一款非常容易在空中失速的发动机。 自定型并投入使用以来,这种情况经常发生。 以至于歼10单发战机只装机飞过一次,就很快被拆解发回工厂。 ,永远不会再使用。 双引擎飞机J11B为此承担了很多责任。 幸运的是,双引擎飞机同时停止两个引擎并不容易。 只要重启可靠,勉强还能用(更离谱的是像J11B这样的双发飞机还遇到多发同时停机的情况)。

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太行遭遇大骗局,国家定型实验被造假,实验未完成就匆忙宣布定型,给用户造成巨大麻烦。

上述问题只是冰山一角。 太行服役的头三年,关于故障和性能问题爆发了非常激烈的争论,以至于高层高度重视,并成立了专门工作组来调查此事。 在此期间,空军和海军被冤枉提出了两万多个不同类型的问题和故障,这比昆仑所创下的总故障记录还要多数倍。 眼看太行即将追随昆仑的脚步。

得出太行不行忍辱负重的结论后,不仅发动机研制单位、发动机厂受不了,实际上整个空军和海军都受不了,中国整个制造业也受不了。工业界受不了。 在这种情况下,空军和海军坚持继续发展太行。 他们坚持整顿航空工业、重组发动机工业。 他们从两万多个问题出发,要求彻底解决太行问题。

为了应对这一新要求,该所成立了三个独立小组对太行现状进行调研和研究,但这三个小组各有自己的目标。 A组以现有发动机为基础,纠正发动机目前存在的主要问题,使发动机达到可用状态。 太行建筑其实是相当先进的。 发动机的设计推力高达129.97KN,消除了一系列制造工艺和微小的结构问题。 太行发动机采用俄罗斯AL31F的工作逻辑,降低了转速和温度限制,可以有效提高发动机的寿命和性能。 为了减少故障间隔和概率,第一版发动机增加了针对俄罗斯发动机的训练模式。 与战斗模式的主要区别在于,发动机被限制在最高速度的97%,并且发动机的最大推力从13吨降低到略小于12吨,只需扳动一个开关,发动机就可以返回到战斗模式。

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中国设计师眼光非常敏锐,看不起除了美国发动机以外的一切。 然而,他们往往忘记了成功背后的巨额投资。

B组的目标重点是改进发动机的生产工艺和调整重要部件的协调性。 最重要的设计修改可能来自于以DD6单晶涡轮叶片为标准的量产。 此外船舶自动化设备维修,还对风扇进行了一些设计修改。 调整了可调静叶片的设计和活动范围及规则,加强了FADEC(发动机电子控制系统,类似于汽车上的)设计和性能管理。 B组的最终目标是实现发动机的基本可靠性,达到单发飞机的可用发动机状态,并将推力进一步提高到137KN。

第三组的侧重点与前两组完全不同。 他们重新研究了发动机的基本部件,重点研究了重新设计的新型风扇、使用第三代单晶和双性能粉末盘的高低压涡轮、燃烧室和加力。 室和尾喷管,这个团队希望实现发动机更高的可靠性、使用寿命、可维护性,以及超过145KN的最大推力。

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人类几千年文明史反复证明,脚步是最伟大的发明。 如果基础薄弱,试图一步登天,就会被粉身碎骨。

至此,三个小组实际上已经完成了各自的研究。 太行新车型已重启量产,搭载太行B的新11B也已重启量产。 这些新发动机能像F100一样升级到220吗? F101是否会像F110一样升级为凤凰涅槃还有待观察。

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中国人的精神图腾其实就是凤凰。 历经千辛万苦,才能重生,取得更大的辉煌,航空发动机也不例外。

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