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太行改WS-10B的研製
送交者: 力挽狂瀾 2011年04月15日19:03:40 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  太行改WS-10B的核心機以“太行”核心機為基礎重新研製的,在設計過程中三大核心部件既高壓壓氣機、環形燃燒室、高壓渦輪等大量的參照並借鑑了AL-31F核心機的設計方法,結構細節設計和製造工藝. 大膽倡導採用了航空動力許多前沿設計技術成果和大量應用新材料、新工藝,從而突破了120餘項關鍵技術。重點圍繞WS-10B核心機的三大高壓部件既高壓壓氣機、環形燃燒室、高壓渦輪等的工程設計,試製與試驗以及其相關的強度、控制等系統進行綜合應用研究,研製過程遵循“部件試驗在前,整機試車在後.的原則,完成了大量的三大核心部件和子系統的試驗。對核心機進行了大量的地面和高空性能試驗,對可靠性與耐久性方面的進行大量試驗,大幅度的提高熱端部件壽命。對其它部件、系統、成件等作了適應性改進,對附件位置、管線和防冰系統作了必要的修改。為減輕重量進一步擴大了鈦合金的應用範圍。對加力燃燒室和尾噴管進行優化設計,採用新的耐高溫合金材料,改進冷卻設計,減輕重量 。優化設計了高壓渦輪葉片的結構細節設計,為不帶冠設計,強化氣膜加對流複合冷卻技術。利用增大空氣流量、提高部件效率、減少漏氣和損失等技術措施,來一定幅度的提高推力。風扇是採用後2級整體葉盤結構。由於運用三維計算流體力學進行設計,風扇效率顯著提高,壓比為3.6;採用整體葉盤,消除了燕尾槽和阻尼凸台等處的應力集中,簡化了結構,減少了零件數,減輕了重量,減少了泄漏結構和系統。加力燃燒室和尾噴管以及大部分發動機附件從“太行”發動機的設計方案衍生而來,並改進了冷卻技術和重新設計了部分結構設計,使結構更簡單,減輕了重量,提高使用壽命壽命、同時維修性也得到改善,降低了使用和維護成本,為適應J11B的機體,對附件位置、管線和防冰系統作了必要的修改。

  渦扇10B在研製過程中遵循“基礎研究-關鍵技術突破-先進部件-核心機-驗證機-型號研製”這一發展模式,其實航空發動機的設計研製過程是一個設計一一驗證一一改進設計一一再驗證一一再改進”,一直到定型的螺旋式上升的過程。

  太行改WS-10B的研製實際分為二個階段實:第1階段:2003年國慶節後~2006年處完成完成了三大核心部件的修改、完善以及核心機的工程設計和試製,並進行三大高壓部件匹配技術、亦即核心機的設計試驗研究,與驗證工作。2005年中核心機首次試驗,對核心機進行了大量的地面和高空性能試驗,對可靠性與耐久性方面的進行大量試驗,大幅度的提高熱端部件壽命。第2階段:2006年6月-XXXX為原型機研製時期,完成了原型機設計與製造工作,由於風扇,加力燃燒室和尾噴管以及大部分發動機附件從“太行”發動機的設計方案衍生而來,所以這個階段用的時間較少。原形機研製經過也兩個階段,一是FRET(飛行前鑑定試驗階段),二是QT(定型試驗階段). 2007年8月原型機首次運轉並開始地面台架試車,並且加速發動機的成熟,延長零部件的壽命,降低生產成本和後勤保障費用, 飛行前鑑定試驗於2009年9月完成, 於20XX年初,在J11或J11B上進行首飛,將於20XX年XX月完成設計定型試驗。定於20XX年第X季度完成生產定型鑑定.

  發動機由10個單元體組成

  進 氣 口 環形。帶23個可調進口導流葉片,其前部為徑向支板,後部為可調部分, 前緣則以來自高壓壓氣機的空氣防冰.

  風扇 3級軸流式。第1級風扇葉片可拆換為寬弦葉片設計。第2和第3級風扇為焊接成整體的葉盤結構。增壓比約為3.4。3級靜子和轉子均為三維流設計.

  高壓壓氣機 九級軸流式。鈦合金整體中介機匣和對開的壓氣機機匣,轉子為慣性摩擦焊接和螺栓連接的混合結構,進口導流葉片和前3級靜子葉片可調,增壓比9.0。效率85%。前2級盤用高溫鈦合金製成,用電子束焊焊為一體,。第3~7級盤由鎳基高溫合金製成,同樣用電子束焊焊為一體。第8~9級盤則為單盤,由粉末冶金製成,用長螺栓前與7級盤連在一起。所有9級的榫頭均為環形燕尾槽式榫頭. 鈦合金整體中介機匣和對開的壓氣機機匣, 前段為鈦合金,後段為鋼。設有孔探儀窺孔,用以觀察轉子和其他部件。

  燃 燒 室 短環形, 燃油經20個雙錐噴嘴和20個小渦流杯噴出並霧化,實現無煙燃燒,具有均勻的出口溫度場。內外壁均有分段氣膜冷卻,雙點火系統。火焰筒採用激光打孔的多孔結構進行冷卻.

  高壓渦輪 單級軸流式,不帶冠。採用氣膜冷卻加衝擊冷卻方式。轉子葉片和導向器葉片材料均為第一代單晶材料,葉身上有物理氣相沉積的隔熱塗層。機匣內襯扇形段通過冷卻空氣進行葉尖間隙控制。轉子葉片和導向器可單獨更換。渦輪部件採用單元體結構設計 ,由渦輪轉子、導向器、渦輪機匣、渦輪後機匣和軸承機匣等五個組件組成。

  低壓渦輪 單級軸流式,帶冠。空心氣冷轉子葉片,轉子葉片均可單獨更換,導向器葉片可分段更換。

  加力燃燒室 進口處有混合器,分5區供油,其中第5區為加力起動區,採用“熱射流”方式點火。火焰穩定器有3圈“V”形穩定器,並有一些徑向傳焰槽。防振措施為全長防振屏並在內尾錐處

  開有大量的防振孔。

  。

  尾 噴 管 收斂-擴張型,各有16個調節片和封嚴片,噴口面積由液壓作動筒和作動環控制,主、副噴管的調節板分三段鉸接,在凸輪和滾柱上移動,以調節噴口面積。噴管外殼材料為焊接的鈦合金。

  控制系統 雙通道全權數字電子控制系統(FADEC),按風扇轉速和核心機壓比調節發動機工作,有故障隔離功能。

  技術數據

  最大加力推力(daN)     13800

  中間推力(daN)      8620

  推重比          8.5 (按國際上一般規定計算)

  涵道比          0.6

  渦輪進口溫度(℃)     1423

  最大直徑(mm)       1300

  長度(mm)(噴口全開時)      4950

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