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太行发动机行了 这个技术也用于WS15 或可表明WS15也快
送交者: 中国海军 2020年03月27日23:51:35 于 [军事天地] 发送悄悄话

太行发动机行了 这个技术也用于WS15 或可表明WS15也快行了



太行发动机行了 这个技术也用于WS15 或可表明WS15也快行了

配备太行发动机的歼10C,太行终于完全成熟了


太行发动机行了 这个技术也用于WS15 或可表明WS15也快行了

配备AL-31FN发动机的歼-10C,注意喷口的区别


近日网上出现了国产歼-10C战斗机图片,从图片来看歼-10C已经装上国产太行改进型涡扇发动机,并且涂上了灰色涂装,表明飞机即将交付,国产太行发动机终于行了。

国产太行发动机成熟也标志着中国航空发动机工业掌握了对转涡轮技术。这个技术也是WS-15发动机关键技术,从这个角度来讲WS-15应该为期不远,国产航空发动机春天已经到来。


太行发动机行了 这个技术也用于WS15 或可表明WS15也快行了

太行发动机采用了对转举足涡轮设计


国产太行发动机是中国在上世纪80年代研制第三代涡扇发动机。它在技术上参考了CFM56发动机核心机,因此外界认为国产太行发动机与美国F110涡扇发动机相当或者相近。不过从相关资料来看,太行发动机利用后发优势,采用了对称涡轮设计,这个设计是第四代涡扇发动机典型设计,例如F119涡扇发动机就采用了对转涡轮,而F110涡扇发动机则采用同转涡轮设计,技术要比后太行发动机落后。

现代涡扇发动机原理是通过燃料燃烧将空气加热膨胀,将热能转移化动能推动飞机前进。发动机工作所需要的空气主要由风扇、高压压气机来完成,它们负责把空气“吸”进燃烧室燃烧。不过风扇和高压压气机本身没有动力,驱动它们的动力就来自发动机本身。高温高压燃气冲出燃烧室首先就带动高压涡轮和低压涡轮,前者负责驱动高压压气机,后者为风扇提供动力。所以现代航空发动机一个关键指标就是涡轮前温度,就是高压涡轮对于高温高压燃气承受能力,它决定着发动机推力上限。


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高低压涡轮分别带动高压压气机和风扇


第三代及以前涡扇发动机高压涡轮和低压涡轮采用同转设计,也就是说高、低压涡轮向同一个方向旋转。这种设计相对简单,技术也比较成熟,有助于降低航空发动机研制难度。不过它的缺点也非常明显,首先就是发动机体积和重量增加,重量是发动机最重要指标。发动机重量降低1公斤,飞机结构也会降低1公斤,整个飞机重量就会降低2公斤,所以推重比是发动机分代最主要标志。另外高、低压涡轮同向转动会对机体产生陀螺效应,从而对飞机操纵产生不利影响,降低飞机操纵性能和机动性能。

随着战斗机发展,对于发动机性能要求越来越高,要求发动机具备更高推重比。在这种情况下,传统同转涡轮劣势越来越明显,这样对转涡轮就出现了。对转涡轮就是高、低压涡轮按照相反方向旋转,这样设计优点比较明显,首先低压涡轮可以利用高压涡轮旋转预旋转,这样就能够减少导向器叶片甚至可以取消导向器,从而缩短发动机转轴长度,降低发动机体积和重量。另外还可以减少或者消除涡轮旋转陀螺效应,提高战斗机操纵和机动性能。由于对称涡轮具备上述优点,所以国内外航空发动机技术人员均认为未来高推重比航空发动机采用对转涡轮是趋势。当然对转涡轮设计对于发动机气动、结构等方面要求较高,难度和制造难度加大。


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F119涡扇发动机采用了对转涡轮设计


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波音787客机的GENX发动机也采用了对转涡轮设计


美国从上世纪80年代在航空发动机上面采用对称涡轮设计,第一种采用对转涡轮设计的就是F119涡扇发动机,它采用了1+1对称涡轮,这种结构发动机内流与同转相近,相对简单,难度较小,不过单级涡轮提供预旋不足。所以又出现了1+N设计,例如F135发动机就采用了1级高压涡轮加2级低压涡轮设计。另外美国新一代民用大涵道涡扇发动机-GENX也采用了对转涡轮设计。

前面说过,太行发动机虽然在上世纪80年代就开始研制,不过中国航空发动机技术人员已经注意到新一代航空发动机发展趋势,加上国内也在着手预研下一代高推重比发动机-也就是WS-15前身项目,所以太行发动机采用了对转涡轮设计,一来可以降低太行发动机体积和重量,提高发动机性能。二来可以为下一代高推重比发动机积累经验。从现在来看这个选择应该是正确的,太行发动机成熟,标志着中国已经掌握了对转涡轮技术,为WS-15乃至未来高推重比发动机发展打下了坚实的基础。


太行发动机行了 这个技术也用于WS15 或可表明WS15也快行了

太行成熟了,WS15发动机也不远了


当然太行发动机也为这个选择付出了相当大代价,新世纪初太行发动机设计定型一大拦路虎就是发动机振动偏大,经过对振动现象进行分析之后技术人员认为涡轮是一个诱因,为此对太行发动机转、静子零部件逐一排查,不断改进涡轮转、静子部件结构,同时完善涡轮转子装配和平衡设计。经过这样一系列改进,发动机整机振动水平得到有效降低,满足了设计要求。

太行发动机研制成功,标志着中国已经掌握第三代军用涡扇发动机技术,而对转涡轮也为第四代涡扇发动机发展打下了坚实的基础,从这个角度来讲,我们看到WS15发动机或已为期不远。


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