最近,一则有关中国空军战机发动机的消息成为了大家关注的重点。继歼20战机国产发动机取得重大突破后,中国航发又传来了一项关键性的突破——中国空军三代机的发动机问题得到了彻底的解决。一款叫做“涡扇10B”的发动机将成为中国空军三代战机的主力发动机。下面我们就对涡扇10B发动机的具体情况进行全面的解读。
涡扇10B
涡扇10B发动机是中国涡扇10发动机的改进型,其自身在涡扇10发动机的基础上进行了一系列的提升。重点的提升点在哪里呢?首先,涡扇10B发动机的寿命从原先的1500小时增加到了3000多小时。其次,涡扇10B发动机的推力从 14吨提升到了14.5吨。对于中国航发所取得的重大进步,俄罗斯有关方面就对外表示:中国航发取得的进步是举世瞩目的,我们俄罗斯早已追不上中国航发的节奏了。
涡扇10B
看到这里,大家不禁会产生疑问——中国的航空发动机涡扇10为何会超越俄罗斯发动机的技术呢?看看中国空军战机发动机的发展,我们就能找到答案。
由于众所周知的原因,中国空军战机的关键问题——发动机问题一直得不到根本性的解决。从中国进口苏27战机以后,中国航发就长期使用俄罗斯的AL31F发动机。到了21初期,尽管中航工业的科研人员在全力突破国产三代机发动机的技术,但直至2010年,中国空军的歼10和歼11战机仍然装备俄罗斯的AL31F发动机。就连中国歼20的最早原型机也装载的AL31F发动机。
AL31F
说实话,中国能研制出国产的制空战斗机歼10和重型战斗机歼11,这对于中国战机的发展来说,已经是一个非常了不起的成就。但是,由于中国空军战机的发动机无法实现自主设计和自主生产,这就使得中国空军战机面临一个非常严重的隐患——一旦爆发战争,中国空军战机将因为发动机的卡脖子而无法实现大规模战时量产,这对于中国空军航空兵部队在战时扩充兵力是一个极其严重的影响。由于中国空军在战时无法扩充自己的航空兵力量,我们空军夺取制空权的可能性就会大大的降低。由于空军航空兵无法夺取制空权,我军整场战役的结果就必然以失败而告终。
除了影响空军航空兵部队在战时的作战,我们使用俄罗斯发动机还有一个重要的缺陷——俄罗斯发动机的寿命太短。据报道,俄罗斯的AL31F发动机的寿命仅为1500小时,这就意味着捆绑AL31F的中国战机飞行1500小时就得大修一次。
基于以上几点考虑,我们的航空工业人员通过自己的努力,终于研发出了属于中国空军自己的发动机——涡扇10B。涡扇10B的推力达到了14吨,其使用时长达到了3000小时。从有关性能参数就可看出:中国战机发动机已经全面超过了俄罗斯,中国空军最为担惊受怕的问题就此迎刃而解!
我国何时造出世界顶尖航空发动机?10年内或超英俄
说起中国的航空工业,值得中国人骄傲的产品有很多,歼-20、运-20、直-20、C919乃至歼-16、歼-10C等都是具有重大突破性意义的飞机,可以说,中国在航空工业领域已经取得很多突破性发展,未来发展前景非常光明。但如果是说到中国航空工业中的航空发动机领域,中国人显然还无法感到骄傲自豪,中国航空发动机仍然是国人心中“永远的牵挂”。
我国的军用航发可以用八个字形容,型号全面,性能中平。客观来说,目前中国在航空发动机领域仍然和世界一流水平存在较大的差距,跟美国和欧洲相比无论是军用航发还是民用航发领域,均没有实现完全并驾齐驱。例如美国2005年就已经研制出推重比较高的F-135发动机,而在当时我国涡扇-10发动机刚刚起步。与涡扇-10太行发动机类似的美国F-110发动机,早在上世纪80年代中期已经定型。从时间上不难看出,我国在航空发动机领域至少落后美国20年。
那么,中国航空发动机发展为何迟迟无法取得更大突破呢,到底是材料还是技术方面的原因呢?
其实,现在航空发动机的基本技术原理并不复杂,目前航空发动机发展很多只是在继续优化设计、改进制造材料上,中国航空发动机就是在细节处理上存在差距。俗话说得好,“恶魔总是藏在细节之中”。例如中国目前在发动机涡轮锻造、涡轮盘粉末冶金、钛合金空心件成型等领域技术储备不足,仍然需要加强研究,距离实用化还有一定的距离。
不过,造成今天中国在航空发动机领域发展速度相对较慢的原因,可不只有技术问题,不得不说,此前中国对航空发动机的认知、决策都是有责任的。
此前中国航空发动机发展有一个非常不好的“习惯”,那就是飞机决定发动机,例如中国决定研发一款飞机时,才会开始研发配套发动机。假如飞机最终下马,那么配套发动机项目也会无疾而终,所以中国发动机中很少有走完从研制到正式装备部队的型号,这方面的教训十分深刻。此前中国也存在轻视航空工业地位的问题,中国在上世纪更加重视导弹、火箭领域的发展,航空工业一直到20世纪末才被确立为高技术领域,自然不难想象航空发动机领域的受重视程度了。
未来中国在航空发动机领域如果想要继续加快发展,除了需要进行技术层面的突破,很多时候还需要及时更新对航空发动机的观念,更大程度上重视航空发动机的决定性作用,需要制定符合客观发展规律的发动机研发过程,如此一来,中国航空工业才能取得全面进步。
在2005年我国将航空发动机作为我国军工科研的重大发展项目,在航空发动机领域,我国至少每年投入了上千亿人民币,由此可以看出我国对国产航空发动机的重视。随着近十几年的持续不断的投入,我国在航空发动机关键技术上已经取得了重大成就,大家有目共睹。目前,我国是继美俄之后,第三个可以自主研制先进小涵道比大推力军用航空发动机的国家,比如说我国涡扇-10、涡扇-15发动机,各项性能已经走在世界前列。例如涡扇-10太行发动机已相当成熟,已交付600台以上,年产量也达到60台以上。改进型的涡扇10B(太行B)发动机已经把推力提升到14吨以上,发动机寿命提高到1500小时。也有专家称:中国军用和民用航空发动机技术,再过个8~10年就有可能超越英国和俄罗斯,甚至与美国持平。
中国宣布一则消息 关键发动机技术已经开始变道超车
近日,在华为公司创始人任正非先生与我国众多权威媒体进行的的记者访谈中,在讨论我国的科研实力时,提到我国已故科学家吴仲华院士早期提出的三元流理论与方法被英国罗罗公司6、70年代研制的斯贝涡扇发动机所采用,为其研制成功做出了重大贡献,该发动机的军用加力型号还返销到中国,最终定型为涡扇-9秦岭发动机,为我国的国防工业做出了重大贡献。
据称到目前为止,三元流理论与方法到现在至少已发展了三代,国外先进涡扇发动机叶片上均应用了吴先生的三元流理论。任正非先生还语重心长的说,“我们为什么不借着吴仲华的研究,一步步深入,在喷气发动机上进行理论突破呢?”
实际上,在北京航空航天大学,确实有这么一个老科学家,和任正非先生所说的那样,不断的在航空喷气发动机上进行理论突破,而且还成功的实现了与我国实际科研生产相结合,做出了一系列重大贡献,那就是我国知名航空发动机专家北京航空航天大学任教的陈懋章院士。
陈懋章院士是我国航空发动机领域的知名专家,现担任“航空发动机燃气轮机两机专项”基础研究论证组组长,长期从事叶轮机械的流动机理研究,主持和参与了多项航空发动机预研和型号的研制及改进工作,在粘性流体力学理论研究及叶轮机械三维理论研究方面取得了多项成果,并培养了博士和博士后数十名,曾先后多次荣获国家级科技奖励。2013年,为表彰陈懋章院士在中国航空发动机方面的突出贡献,中航工业授予陈懋章院士“航空报国金奖”一等奖。
航空发动机压气机内部复杂流动的测量是世界性的难题,陈懋章率领的研发团队在20世纪90年代初研制成功的低速大尺寸压气机实验装置和转子流场动态测量技术为我国深入开展压气机内部流动机理研究,验证新理论新方法创造了理想的试验手段,在多种航空发动机型号的压气机研制中发挥了突出作用。该技术1993年获得国家科技进步一等奖。
独立军事观察家根据国内外公开资料推测,我国的涡喷14“昆仑“发动机推力增大型的压气机改进,涡扇10“太行“发动机的压气机/风扇与引进核心机的成功匹配,均与此功不可没。
涡喷13军用发动机曾经是我国产量最高,性能最好的军用涡喷发动机,被广泛应用于歼7,歼8等自研多型号战斗机中,然而随着涡喷13发动机性能的不断提升,进气环境和飞机进气道匹配已变得十分苛刻,经常会出现发动机空中熄火停机等故障,而该发动机的原型机的压气机处理机匣在国外是号称绝对不会出现喘振现象的,该发动机的生产厂家对此故障现象一筹莫展,该故障一度严重影响了我军新型战斗机的作战能力生成。
陈懋章院士急部队之所急,大胆创新,研制出了一种带弯扭扰流片的压气机处理机匣新技术,并已成功应用于多型现役发动机,并配装于多型主战飞机上,完全消除了发动机空中熄火停机等故障,对促进我国发动机型号发展具有重要意义和实用价值。
该技术为国际首创,并荣获1999年获国家技术发明二等奖。法国的赛峰集团公司在得知这一技术后,多次请求与中方合作,共同继续研发这种抗喘振压气机机匣技术,实现了对发达国家的航空发动机技术输出。
大小叶片轴流压气机技术更是陈懋章院士的得意之作,该技术突破了常规压气机的结构形式及其性能极限,各项性能指标均衡提高,达到了国际现役新一代发动机压气机的先进水平。
据称,做为核心指标的压气机增压比,比国际现役最先进飞机美国“猛禽”F22的发动机F119-pW-100的压气机高出15%,标志着我国轴流压气机的核心技术已达国际一流水平。该技术可为我国研制下一代高推重比发动机提供有效的技术支持。该技术2011年获国家技术发明二等奖。
其第一代产品已公开应用于直8直升机的涡轴6发动机改进上,在发动机功率大幅增加15%的基础上,发动机油耗反而还有所减少。
军事观察家根据国内外公开资料推测,其第二代产品也已应用于太行发动机和下一代涡扇15发动机的改进上,并已取得了重大进展,成功完成压气机试车。
该技术目前全世界还未有具体型号应用的报道,法国的某著名直升机发动机公司更是对此反应强烈,多次点名要求与陈懋章院士进行技术合作。经过多方面的考虑之后,陈懋章院士婉拒了对方的请求,决定还是首先与国内厂家进行技术合作,提高我国航空发动机的技术水平。
对转涡轮设计技术也是航空发动机研制的一个热点,该技术对减少航空发动机重量和长度对于航空发动机而言具有重要的意义,美国的F22战斗机发动机F119-pW-100就采用了对转涡轮技术,为超音速巡航提供了有效保障。
陈懋章院士团队通过大量的研究,发展了对转涡轮内部流动组织方法,并形成对转涡轮气动设计技术,使得涡轮气动负荷明显提升,长度缩短,重量大幅度减轻,为四代机及未来更先进飞行器发动机涡轮的研制提供强有力的技术支撑。
高超声速强预冷航空发动机技术是当今航空发动机技术的重大突破,英国发动机公司研制的“协同吸气式火箭发动机”(Synergistic Air- Breathing Rocket Engine, SABRE,简称“佩刀”)就采用了该技术,号称将改变航空发动机领域的“游戏规则(Game Change)”。
北航陈懋章院士的航空发动机气动热力国家实验室团队高度重视这一技术,认为将改变整个航空发动机的面貌,有望成为未来最适用的高超声速动力技术。
该实验室团队通过与四川某涡轮院进行技术合作,围绕高超声速飞行器动力的需求,开展新型强预冷航空发动机技术研究。
提出了以最小熵增为优化目标的闭式循环系统设计原理并建立了双燃料预冷高超声速热力循环系统,实现了大幅度降低循环复杂度同时具有高比冲的突出效果;突破了紧凑快速强换热器设计方法,发展了高温合金阵列微细管低熔蚀钎焊工艺技术,试验证明该紧凑快速强换热器处于国内领先、国际一流水平;在国内首次研制了适用于强预冷发动机的毛细管式紧凑快速强换热器原理样机,并即将进行发动机试车。
















