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俄罗斯航空发动机寿命和可靠性为何不如西方发动机?

2017-1-17 08:16| 发布者: admin| 查看: 80| 评论: 0

摘要: 图注:米格-15战斗机的动力,俄制克里莫夫VK-1发动机,它的仿制制造过程可谓坎坷,是苏联航空发动机工业基础薄弱的象征2016年11月,俄罗斯海军航空兵一架新型米格-29K舰载战斗机在“库兹涅佐夫”号航空母舰上进行着 ...




图注:米格-15战斗机的动力,俄制克里莫夫VK-1发动机,它的仿制制造过程可谓坎坷,是苏联航空发动机工业基础薄弱的象征


2016年11月,俄罗斯海军航空兵一架新型米格-29K舰载战斗机在“库兹涅佐夫”号航空母舰上进行着舰训练中失事坠毁,据事后调查元凶很可能是其使用的RD-33MK供油泵故障导致双发失效。而同样是在11月,苏-35战斗机的发动机117S首次以AL-41F-1S的新命名亮相,它是俄罗斯现役最先进的军用发动机,但其全周期寿命也仅为2000小时,远远低于西方同类发动机产品。俄罗斯航空发动机的寿命和可靠性为何不如西方发动机?

 

薄弱工业基础是主因


在军事爱好者中曾广泛流传着这么一种说法,说苏联航空发动机可靠性差、寿命短是因为苏联军方和航空工业将军用飞机定位为消耗品,认为一架战斗机使用不长的时间就会被击落,因此花费大量力气和高昂的成本去提高发动机寿命是没有必要的。这种说法毫无根据。

实际上,实际上,苏联航空发动机寿命和可靠性的短板,是由苏联航空工业薄弱的工业基础所决定的,因此仿制并并稍微改进是可行的,但是要在其基础上进行持续改进,然后进入创新轨道,却缺乏技术能力。

以苏联第一款成功的喷气式航空发动机VK-1系列为例,苏联航空工业部将全苏联航空工业的精兵强将和最好的设备都汇集到生产该发动机的古比雪夫第24工厂,但是,第一批发动机刚组装好,在试验过程中就发现致命缺陷,叶片出现裂纹。深究原因才发现,是叶片根部热量积聚,导致材料性能下降所致,然而VK-1仿制的英国原型发动机采用同样的结构设计,因为使用材料耐热性能更好,因此反倒没有出问题。为了解决这个问题,苏联专家只能修改设计,增加散热结构。可见,即便是同样的设计,材料、加工工艺水平低,都会影响发动机的性能,甚至达不到原先的设计目的,设计只能为落后的材料让路、做出不必要的妥协和牺牲。

同时由于工艺水平低、耐热金属材料水平低,早期批次的VK-1寿命仅有100小时,从第六批次起才增加到150小时,直到1955年,才增加到200小时。

而反观美国,F-4战斗机的装机发动机J79,在1952年寿命为160小时,此时领先苏联还不算太多,但经过雄厚的材料和加工工艺水平改进,1960年已经达到800小时,是同时期苏联发动机的3到4倍,这一寿命倍数优势,一直保持了几十年。

影响发动机寿命的主要原因,分别是烧蚀,热冲击疲劳,机械疲劳。其中烧蚀影响最大,开始时喷气式发动机寿命只有几十个小时,就是因为烧蚀。热冲击疲劳影响次之。有好的耐热材料,就可以抵御烧蚀和热冲击疲劳,寿命自然大幅提高。加上好的热端零部件表面热处理工艺(后期有了防热涂层工艺),可靠性自然有保障。而这些恰恰是苏联航空发动机工业的最大短板。

 

发动机配套战斗机的思路有问题


苏联航发一个重要的问题,在于发动机被认为是战斗机的一个零部件、子系统,长期从属于战斗机研制,没有独立的地位,重要性没有得到充分的认同和尊重,其科研规律没有得到深入的认识。这一问题,在我国师从苏联建立自己的航空工业之后,又从苏联延续到了中国,发动机失败导致战机下马的事例又在中国屡屡上演。


图注:曾极有希望成为米格-21选型胜利者的米格设计局Ye-2验证机,就因为图曼斯基R-11发动机的拖累而黯然下马

 

研制米格-21的过程中,米高扬格列维奇设计局研制出设计出色的Ye-2原型机,但在试飞过程中,该机装备的R-11发动机发生故障熄火,导致首飞机迫降损毁,试飞员重伤,这直接导致Ye-2这个优秀的飞机型号下马。

发动机的研制规律和飞机是不同的,发动机的研制周期比飞机更长,技术更复杂,难度更高,一个飞机项目研制周期一般15到20年左右,而一代航空发动机研制时间25~30年。不应该将发动机作为飞机的配套子系统,与飞机采用相同的研制周期进行研制。

 

结语

苏联航空发动机走过的崎岖之路,对于从一开始就师从苏联的中国航空发动机事业而言具有非常重要的借鉴价值,我们应该充分研究和吸取苏联航发事业的经验和教训,避免再走苏联已经走过的弯路,这对中国航空发动机事业的腾飞也能发挥非常重要的作用。


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