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振奮:中國突破航空發動機關鍵技術(組圖) z
送交者: 力挽狂瀾 2013年03月22日21:36:43 於 [軍事天地] 發送悄悄話
中國兵器試製粉末合金擠壓成型渦輪盤

中國兵器工業集團公司網站報道,近日,伴隨着中國兵器工業集團內蒙古北重工集團公司3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機的轟鳴聲,一支紅色的

粉末高溫合金棒沖天擠出,標誌着航空發動機粉末渦輪盤材料擠壓技術取得了重大突破。此次試製成功,填補了我國航空事業一項空白。

渦輪盤是現代飛機發動機的核心部件,它在發動機燃燒室內受到高溫燃氣的推動,將燃氣的熱能轉化為機械能,驅動發動機的運轉。渦輪盤的加工條件極為嚴苛,必須使用特殊的耐高溫材料使用特殊工藝製造,其技術水平直接決定了發動機的技術水平。




中國兵器工業集團內蒙古北重工集團公司3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機

目前,世界範圍內最先進的渦輪盤材料是粉末狀高溫合金。製造工藝上,目前俄羅斯製造AL-31F發動機採用的是直接熱等靜壓法成形技術,美國的F404輕型發動機也使用這一技術。這一技術製造出來的渦輪盤的耐應力能力已經不是最先進水平,俄AL-31F發動機的渦輪前溫度約為1392度,推力重量比約為7.14。

相比之下,美國普惠公司目前製造F119發動機採用了粉末熱擠壓+超塑性鍛造成形工藝製造渦輪盤,渦輪前溫度可達1700攝氏度,推力重量比接近10,在不使用加力燃燒室時推重比也可達7.95,超過AL-31F使用加力時的推重比。這也是F-22戰鬥機能夠實現超音速巡航和超機動性的基

礎。

此前,我國採用的是熱等靜壓+包套鍛模方式來製造渦扇-10發動機的渦扇盤,渦扇-10發動機的推力性能要比俄AL-31F略高,但是在可靠性、耐粗暴操作等特性方面與俄製發動機尚有缺陷。




採用擠壓工藝製造的法國M88-2發動機渦輪盤




我國重型燃氣輪機渦輪盤部件毛坯

從此次試驗的描述上來看,可能採用的是類似美國普拉特惠特尼公司生產F100發動機時使用的熱等靜壓+擠壓+超塑性鍛造工藝,比F119發動機的相關技術尚有半代的差距,但仍然非常先進,此前只有美國和法國能夠掌握。

目前,我國粉末高溫合金材料體系和發動機用粉末盤製備工藝與歐美接近,但由於受到設備條件限制,粉末盤關鍵製備工藝之一的大變形量擠壓開坯技術一直無法實施。北重集團3.6萬噸黑色金屬垂直擠壓機的建造,為有效解決這一問題提供了基礎手段,實現了這一技術的跨越式發展。我國知名航天航空材料專家汪武祥研究員在擠壓試製現場激動地說:“北重集團用幾年時間實現了我國航空人幾十年的又一夢想!”




我國殲-20目前使用俄制AL-31F發動機進行試飛,尚不具備超音速巡航能力

目前我國相關設備和工藝的進一步開發工作仍在進行,追趕最先進航發製造工藝的工作也會繼續開展。但是另一方面,隨着我國在高性能合金增材製造領域的突破性進展(也就是3D打印技術),以該技術製造新型發動機部件或許將成為可能。在這一方面,目前我國領先於美國,或許可以完成一次“彎道超車”。

目前,我國正在研製的渦扇-10G發動機的推力可以比渦扇-10有很大提高,能夠初步滿足殲-20超音速巡航的要求。而目前正在開發的這項技術,很可能是為追趕F119發動機為目標的渦扇-15發動機做準備的,該發動機將會為將來的殲-20發動機提供更加充足的動力。

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