|
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械,為航空器提供飛行所需動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī),。作為飛機(jī)的心臟,被譽(yù)為"工業(yè)之花",它直接影響飛機(jī)的性能,、可靠性及經(jīng)濟(jì)性,,是一個(gè)國家科技、工業(yè)和國防實(shí)力的重要體現(xiàn),。目前,,世界上能夠獨(dú)立研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國家只有美國、俄羅斯,、英國,、法國等少數(shù)幾個(gè)國家,技術(shù)門檻很高,。" @0 x5 @- F- K" U
# d: j, S1 y1 k0 Z* b; q X
1 e& @0 u& |/ Q1 A1 a, }# U
0 [7 i8 W; p& M, W8 y x 航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等,其主要的結(jié)構(gòu)部件有進(jìn)氣道,、壓氣機(jī),、燃燒室、渦輪以及尾噴管等,。而這其中最重要的結(jié)構(gòu)是壓氣機(jī),、燃燒室和渦輪,這三個(gè)結(jié)構(gòu)部件組成了發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī),。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)主要的功率輸出流程都是在核心機(jī)中實(shí)現(xiàn),。
6 S* v& r3 n2 e" T z/ V
, M1 U% D4 i0 n8 k% h ~一臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)從紙面的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)到最終裝機(jī)服役需要一個(gè)漫長的研制過程。這其中包括了最初的論證到方案,,再到進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證的工程研制階段,,之后才能設(shè)計(jì)定型,最終生產(chǎn)定型,、投入批量生產(chǎn),。
8 q0 h3 c; I7 [9 p% R8 ?! B P8 g; q+ T6 a4 Y0 U$ _" a7 N
! R) s$ D o1 {3 I
' l4 t, A& {+ X; v+ h
航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期過程和主要任務(wù)
8 i3 Q2 F! s1 w! y
+ C6 l$ Y: [* W/ C8 ]) S現(xiàn)代航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理相似。四沖程內(nèi)燃機(jī)有進(jìn)氣,、壓縮,、燃燒、排氣四個(gè)工作階段,,通過活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn),。對(duì)于航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),這四個(gè)工作階段仍然存在,,只不過往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞和氣缸,,被換成了一組同軸葉片構(gòu)成的轉(zhuǎn)子系統(tǒng),往復(fù)運(yùn)動(dòng)被看似更簡單的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)取代,。8 w+ n7 j- |! z8 U
/ e# v! \. F C& d( [3 Z. d4 S+ p發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力:即通過進(jìn)氣道實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣,、再用壓氣機(jī)高速旋轉(zhuǎn)對(duì)空氣進(jìn)行加壓;將增壓后的空氣送進(jìn)環(huán)形燃燒室,,與燃油混合點(diǎn)火,,以此來推動(dòng)渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng),;最后把能量傳遞給壓氣機(jī),同時(shí)向后經(jīng)噴管排出,,產(chǎn)生強(qiáng)大的向前推力,。簡而言之,航空發(fā)動(dòng)機(jī)是為飛行器提供動(dòng)力的熱力機(jī)械,,需要在高溫,、高壓、高速旋轉(zhuǎn)的條件下工作,。 Q3 N( y1 g5 T
. p' v# s) O% Q8 J* a+ c- k: |研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)難在哪里,?
) v6 Y+ L! j) F5 J
3 q# P3 W$ e5 G- S4 \0 x首先是發(fā)動(dòng)機(jī)的耐高溫問題。大飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),,根據(jù)熱力學(xué)原理,,渦輪燃?xì)鉁囟仍礁撸鬟^發(fā)動(dòng)機(jī)單位體積或重量的空氣產(chǎn)生的功就越多,。也就是說,,為了增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率最好是不斷提高渦輪燃?xì)獾臏囟取H欢�,,大多�?shù)金屬的熔點(diǎn)是1 500℃左右,,也就是說,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),,一旦溫度達(dá)到熔點(diǎn),,發(fā)動(dòng)機(jī)很多部件就會(huì)熔化掉!因此,,如何讓發(fā)動(dòng)機(jī)部件耐得了高溫,,是一個(gè)極大的難題。
' i1 g, q8 W) j# i) ]- X" M5 I+ m1 {7 X
其次是大風(fēng)扇的制造問題,。當(dāng)今大飛機(jī)普遍采用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)作為其動(dòng)力來源,。如果說渦輪的重點(diǎn)是要解決耐高溫的問題,那么風(fēng)扇的問題重點(diǎn)是要解決離心力和重量的問題,。適用于大飛機(jī)的航空發(fā)動(dòng)機(jī),,其風(fēng)扇直徑在3 m左右,比如美國GE為波音777研制的GE90的風(fēng)扇直徑達(dá)到了3.142 m,,葉片高度達(dá)1.22 m,,如此巨大的風(fēng)扇倘若采用質(zhì)量重的金屬材料,即使做成空心葉片,,強(qiáng)大的離心力也可以瞬間撕裂風(fēng)扇。因此,,如何讓大風(fēng)扇葉片變輕并耐得了離心力,,就成為一個(gè)必須攻克的難題,。- c( Y" K m' Y) a7 v& d# H' I' [
3 R3 g8 y& o) {! {. `+ x]最后,是材料與制造工藝問題,。不管是熱端的渦輪,、燃燒室也好,冷端的風(fēng)扇大葉片也好,,其特殊的材料與制造工藝的研制都必須過關(guān),。另外,航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部極為復(fù)雜精密,,對(duì)制造裝配的要求是“零差錯(cuò)”,,如何提升制造裝配工藝水平也是一項(xiàng)難度極高的挑戰(zhàn)。正因?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)極難制造,,所以至今能夠生產(chǎn)的國家屈指可數(shù),。也正是認(rèn)識(shí)到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高技術(shù)含量及其高附加值,航空發(fā)達(dá)國家歷來將其作為高度壟斷,、嚴(yán)密封鎖的高科技尖端技術(shù),,其核心技術(shù)嚴(yán)禁向國外轉(zhuǎn)讓,并且在西方國家之間也不例外,。9 k" v7 `9 [# H
. W* q) ^2 G3 J/ M
! h- R$ o' I& D3 S& P% [! z7 S0 F/ L+ b
總的來說,,航空發(fā)動(dòng)機(jī)是知識(shí)密集、技術(shù)密集 ,、資本密集產(chǎn)業(yè),,產(chǎn)業(yè)鏈很長,其發(fā)展不僅能夠促進(jìn)本國科技進(jìn)步,,而且能都帶動(dòng)大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,,其智力、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的溢出效應(yīng)是難以估量的,。據(jù)日本業(yè)界的一項(xiàng)研究,,在單位重量創(chuàng)造的價(jià)值比這一數(shù)值上,船舶為1,,轎車為9,,計(jì)算機(jī)為300,支線飛機(jī)是800,,而航空發(fā)動(dòng)機(jī)高達(dá)1400,,被稱為世界工業(yè)產(chǎn)品“王冠上的明珠”。8 `" n$ M4 L8 ?- b$ L( r5 L
. }- C1 D, M( Z1 F7 p
航空發(fā)動(dòng)機(jī)這顆“中國心”的研發(fā)戰(zhàn)略,,可以用“兩步跟進(jìn)”,、“三步趕超”來描述:“兩步跟進(jìn)”,就是C919大飛機(jī)先裝上外國發(fā)動(dòng)機(jī),,盡快走向市場,;然后,,再裝中國自己研制的航空發(fā)動(dòng)機(jī),一先一后,,彼此承接,,不可分割�,!叭节s超”,,指的是中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)進(jìn)程可以比喻成三個(gè)境界,也就是從“填空補(bǔ)缺”到“望其項(xiàng)背”,,最終確保和發(fā)達(dá)國家“并駕齊驅(qū)”,。! W: w2 @% E1 a. K' E! l6 T2 ]* @ s
8 E H; k* P$ c4 @% _/ H! f% O- i
# M; q7 e1 ^& V& y* p |
|