| 中美俄自產戰機發動機車間對比(圖) |
| 送交者: 一劍破天 2015年05月31日19:12:44 於 [軍事天地] 發送悄悄話 |
![]() 1. 太行發動機,也叫渦扇10系列發動機。太行發動機的1978年預研,1987年立項,2005年12月28日完成設計定型審查考核,歷時27年。太行發動機是中國首個具有自主知識產權的高性能、大推力、加力式渦輪風扇發動機,它結束了國產先進渦扇發動機的空白。太行發動機由中國航空研究院606所研製,是國產第三代大型軍用航空渦輪風扇發動機。採用大推力涵比及全自動數字化控制系統,推力達到12000KGF-14000KGF(公斤力9.8N/Kg) 。目前主要用於裝備中國第三代高性能殲-11B戰鬥機 。(資料整理鳴謝源:戰略網) ![]() 2. 2007年1月,配裝WS-10“太行”發動機的國產殲11B重型戰鬥機順利完成定型審查,標誌着我國在自主研製航空發動機方面實現了從中等推力到大推力的跨越;從渦噴發動機到渦扇發動機的跨越;從第二代發動機到第三代發動機的跨越,對我國國防工業和國防現代化建設有着深遠的歷史意義。 ![]() 3. 太行發動機不但可以作為戰鬥機的動力,並且太行發動機未來的大涵道比加力改型可以用於轟炸機,而大涵道比的無加力型可以用於未來的大型運輸機。由太行發動機衍生的船用燃氣輪機可以作為驅逐艦等大型水面艦隻的主動力。並且,在“太行”的研製過程中,廠方嚴格執行參照“美軍標制”定的國家軍用標準,發動機的可靠性和使用壽命比起以往的國產發動機和進口的俄製發動機,要有質的飛躍。太行發動機的研製成功意味着國產海空主戰裝備的“心臟病”將得到全面解決。 ![]() 4. “太行”誕生的過程也是鍛造中國研發航空動力頂尖人才的過程,我國開始擁有了一支能夠獨立研製大推力航空發動機的人才隊伍和創新梯隊,對於中國航空動力事業來說,“太行”只是一個起點。 ![]() 5. 在太行發動機研製過程中採用的新技術: 1)三級風扇為帶進氣可變彎度導向葉片的跨音速氣動設計,採用懸臂支承,不帶進氣變彎度導向葉片;超塑成型擴散連接的進氣機匣,是國內該項設計技術的全新突破; 2)兩級低壓渦輪為複合傾斜彎扭的三維氣動設計,低壓渦輪兩級導向葉片均為空心、三聯整體無餘量精鑄結構,與高壓渦輪對轉,其效率達到當今國際先進水平。 ![]() 6. 3) 太行的空心葉片,606所集中國內最優秀的設計、材料、工藝、加工、檢測等方面的專家組成了“國家隊”,經過8年的潛心研究、試驗,終於掌握了這種被譽為現代航空發動機“王冠上的明珠” 的尖端技術。借鑑了國際上先進的氣膜冷卻技術,大膽採用了複合氣冷空心渦輪葉片。它不僅包括先進的設計技術、高溫材料技術,還包括定向凝固技術、無餘量精鑄技術、五坐標數控打孔技術、磨粒流光整技術、無損檢測技術、冷卻試驗技術、高溫塗層技術。 ![]() 7. 4)“太行”發動機複合材料外涵機匣是複合材料技術在國內航空發動機上的第一次應用。是國外第四代發動機技術,填補了國內航空發動機技術的空白;複合材料外涵機匣比鈦板焊接結構的外涵機匣重量減輕30%,而且比強度、比剛度更高,疲勞壽命更長,更耐腐蝕。 此款“太行” 疑似為中國正在試飛的殲-20所使用發動機,這型發動機也是中國目前最先進的在產的國產發動機。 ![]() 8. 5)加力燃燒室為“平行進氣”式,工作範圍寬,重量輕,流體損失小,採用分區分壓供油方案,保證了在發動機工作包線內的可靠點火和穩定; 6)第Ⅳ級和Ⅷ級高壓壓氣靜子葉片,在國內首次實現了高溫合金葉片的冷輥軋。研製成功的GH4169合金Ⅳ級至Ⅷ級靜子葉片冷輥軋填補了國內高溫合金葉片冷輥軋技術的空白。2004年12月底完成攻關,在國際上處於領先地位。 ![]() 9. 7)尾噴口為全程無級可調收斂擴散噴口設計,填補了國內的空白。不過收擴噴口精鑄件平均合格率僅為54%,尚需進一步提高。 8)“太行”航空發動機渦輪後機匣電子束焊接,無論是工藝安排還是零件交付質量都無可挑剔。 ![]() 10. 9)將納米氧化鋯技術應用於熱障塗層,給“太行”發動機高壓渦輪導向葉片以及低壓一、二級導向葉片穿上了一層性能優良穩定的“保護衣”,達到了世界熱障塗層技術應用的最前沿。2005年5月,完成該技術工程化,在“太行”發動機葉片上應用。2005年8月,用納米氧化鋯熱障塗層技術噴塗的高壓渦輪導向葉片解決了燒蝕問題,順利通過了“太行”發動機長期試車考核。 ![]() 11. 10)首次採用整體鑄造鈦合金中介機匣;其技術難題最終由北京航空材料研究院解決。 ![]() 12. 11)“太行”發動機試驗初期所用的控制系統是數字電調系統,但其在穩定性、可靠性和抗干擾性等方面還不夠成熟,因此改為機械液壓方案,1998年12月,該方案裝機試車,經過嚴格的考核驗證,能保證發動機可靠工作。原來的數字電調方案則改為第二案,待發展成熟後再取代機械液壓控制方案。 ![]() 13. 12)在“太行”發動機原型機研製階段,高壓渦輪盤採用了粉末冶金的新材料,但由於國內相關技術尚未完全成熟,從定型批這種材料被換掉。 ![]() 14. 近日,俄羅斯媒體發布一組UFMO發動機生產聯合公司的照片,不僅能夠看到俄先進航空發動機的生產車間,還完整曝光了整個生產流程。 ![]() 15. 俄羅斯UFMO發動機生產聯合公司是俄羅斯最大的發動機研發製造企業,始建於1925年,有員工2萬餘人,現屬於俄羅斯聯合發動機公司。UFMO主要生產裝備蘇-35戰機的AL-41F-S發動機、裝備蘇-27和蘇-30的AL-31F發動機、卡系列直升機和米系列直升機,並參與研製T-50戰機發動機、MS-21客機發動機PD-14及VK2500發動機。 ![]() 16. 不同車間生產出來的部件被裝配工組合到一起。 ![]() 17. 單獨的一個部門負責迴轉尾噴管,這是AL-31FP區別於AL-31F的一個重要元素。 ![]() 18. 裝配工作的最後一步是減壓閥同燃料監控設備、通信設備和電氣裝置裝到一起。要對同軸度進行仔細的檢查,以避免可能的震動。 ![]() 19. 裝配工正在仔細的手工檢查發動機。 ![]() 20. 在裝配車間裡所有的零件和部件將被組合稱一個完整的發動機。這裡工作着最優秀的裝配工。 ![]() 21. 裝配車間中有一個區域展示了近20-25年生產的發動機。 ![]() 22. 航空發動機的測試是整個生產鏈中最後一個,但同時也是非常重要的一個環節。在一個特殊車間進行最初測試和驗收試驗。 ![]() 23. 使用紙和聚乙烯材料將發動機包裝起來,但這並不是全部。 ![]() 24. 迴轉尾噴管的使用壽命為500個小時,而發動機為1000小時,所以必須要準備兩個迴轉尾噴管。 ![]() 25. 這是已經被安裝在發動機上的管材,它們纏繞着發動機,發揮着自己的作用。 ![]() 26. 發動機葉片的製造。 ![]() 27. 裝配渦輪發動機的葉輪是一個很費時的事情,需要特別高的技能。高精度的裝配可以保證發動機長期、可靠的工作。 ![]() 28. F135發動機是為洛克希德·馬丁公司F-35飛機研製的,有3種型別,即常規起落型F135-PW-100、艦載短距起落型F135-PW-400和STOVL型F135-PW-600。主合同商PW公司負責F135主發動機的研製和系統集成。分合同商RR公司負責軸驅動的升力風扇、三軸承偏轉噴管和滾轉噴管的研製。Hamilton Sund-strand公司、挪威的VOLVO航空公司(VAN)、Ducommun Aero Structure(DAS)公司、Unison工業公司和丹麥IFADA/S公司也參與了F135發動機的研製。 ![]() 29. F135發動機於2002年5月成功地通過了初步設計評審,2003年5月成功地通過了關鍵設計評審。2003年9月,第1台F135生產型發動機組裝工作完成。2003年10月,F135 CTOL型發動機(FX631發動機)開始進行地面試驗,檢查了發動機是否有液體泄漏、從地面慢車到空中慢車間的油門特性。2003年11月8日,PW公司第1台F135 FX631生產型發動機首次進行加力試驗。2008年11月25日,普·惠公司F135發動機成功完成首次超聲速飛行,飛行的最高速度達馬赫數1.05。截止到2007年底,F135推進系統完成了3600小時的方案驗證試驗、8500小時的系統驗證試驗,垂直起飛推進系統試驗了4300小時和19次飛行試驗。此後常規起落型F135-PW-100於2010年年初正式定型,獲得服役許可。STOVL型F135-PW-600也在最近完成研製開始投產。 ![]() 30. F135發動機是F119發動機的衍生型。F119發動機由3級風扇,6級高壓壓氣機、帶氣動噴嘴、浮壁式火焰筒的環形燃燒室、單級高壓渦輪、高壓渦輪轉向相反的單級低壓渦輪、加力燃燒室與二維矢量噴管等組成。整台發動機分為:風扇、核心機、低壓渦輪、加力燃燒室、尾噴管和附件傳動機匣等6個單元體,另外還有附件、FADEC及發動機監測系統。其加力推力155.7千牛,中間推力105.0千牛,總壓比35,涵道比0.3,渦輪前溫1850-1950K,最大直徑1.13米,長度4.826米、重量1460千克。 ![]() 31. F135發動機採用與F119發動機基本相同的核心機。為提高推力,增加了發動機的空氣流量和涵道比,提高了發動機的工作溫度;為了獲得短距起飛和垂直着陸能力,垂直起降型增加了新穎的升力風扇、三軸承旋轉噴管、滾轉控制噴管。其3級風扇採用超中等展弦比、前掠葉片、線性摩擦焊的整體葉盤和失諧技術,在保持原風扇的高級壓比、高效率、大喘振裕度和輕質量的同時,將風扇的截面面積增加了10%-20%。6級壓氣機與F119發動機的基本相同。 ![]() 32. 燃燒室在F119發動機三維高紊流度、高旋流結構的浮動壁燃燒室的基礎上,採用了高燃油空氣比燃燒室技術,在提供小的分布因子和所要求的徑向剖面的同時,滿足了效率目標。高、低壓渦輪採用對轉結構,“超冷”高壓渦輪轉子葉片和導流葉片採用計算流體力學(CFD)方法設計,利用高溫材料(可能為CMSX-4鑄造合金)鑄造,已在改進的F119發動機上得到驗證,在提高耐久性的同時,能夠明顯提高工作溫度(約為110℃)。低壓渦輪增加1級,變為2級,以適應增大的風扇帶來的驅動負荷。 ![]() 33. F119是普·惠公司為美國第四代戰鬥機研製的先進雙轉子加力式渦輪風扇發動機,其設計目標是:不加力超音速巡航能力、非常規機動和短距起落能力、隱身能力(即低的紅外和雷達信號特徵)、壽命期費用降低至少25%、零件數量減少40~60%、推重比提高20%、耐久性提高兩倍、零件壽命延長50%。在80年代初確定的循環參數範圍是:涵道比0.2~0.3;總增壓比23~27;渦輪進口溫度1577~1677℃(1850K~1950K);節流比1.10~1.15。 ![]() 34. 在F119上採用的新技術主要有:三維粘性葉輪機設計方法、整體葉盤結構、高紊流度強旋流主燃燒室頭部、浮壁燃燒室結構、高低壓渦輪轉向相反、整體式加力燃燒室設計、二元矢量噴管和第三代雙余度FADEC。此外,還採用了耐溫1070~1100℃的第三代單晶渦輪葉片材料、雙性能熱處理渦輪盤、阻燃鈦合金Alloy C、高溫樹脂基材料外涵機匣以及用陶瓷基複合材料或碳-碳材料的一些靜止結構。在研製中,注意了性能與可靠性、耐久性和維修性之間的恰當平衡。 ![]() 35. F119的主要性能參數為:最大推力156千牛,中間推力105千牛,總壓比35,涵道比0.3,渦輪前溫度1577℃~1677℃,最大直徑1.13米,長度4.826米,重量 1360千克。與普惠公司為第3代戰鬥機F-15、F-16研製的推重比為8一級的F100發動機相比,F119在總級數、零件數、推重比等均有較大的改進。 ![]() 36. ![]() 37. ![]() 38. ![]() 39. |
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