请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
设为首页收藏本站

航空发动机&燃气轮机之家

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

扫一扫,访问微社区

搜索
热搜: 活动 交友 discuz

中国解决俄制发动机短命问题,意义堪比“太行”研制

2017-2-6 08:35| 发布者: admin| 查看: 91| 评论: 0

摘要: 近年来,国产新型战机不断开始使用“太行”发动机,这在一定程度上缓解了国产战机对外依赖。但不可否认,当前俄制发动机在解放军战机的地位仍举足轻重。 这种情况下,能否把这些发动机玩转对于我国的自主国防显得 ...

△依然使用国产发动机的歼-10B

大推力涡扇发动机是现代先进战斗机的心脏。一般来说,1架第三代战斗机的全寿命期可达数千飞行小时,而1台大推力涡扇发动机的总寿命,如AL-31F,俄方给出的指标是900小时。按照这一指标,采用单发设计的国产歼-10战斗机,在其全寿命期内要换装至少3台以上的AL-31FN大推力涡扇发动机。

而对于采用双发设计的苏-27SK、苏-30MKK/MK2以及歼-15等重型战斗机来说,这一数字还要再翻一倍。因此,能否实现对俄制原装AL-31F系列大推力涡扇发动机进行延寿,不仅关系到一大批空海军现役战机能否时刻保持战斗力,同时也能够节省一大笔将发动机返回俄罗斯国内进行大修的资金。

△珠海航展上的AL-31F发动机

据报道,中国空军5719厂自主创新了铸造高温合金粉末冶金、铸造合金零件表面微损伤无变形、压气机转子叶片自动微弧等离子焊接等21项具有国际先进水平的第三代大推力涡扇发动机关键部件再制造技术,将AL-31F系列发动机的总寿命从900小时延长到1500小时。可以说,这一消息所蕴含的重要意义不亚于国产WS-10“太行”涡扇发动机研制成功。

我们通常所说的军用喷气式发动机寿命主要有两个,一是总寿命,二是首翻期寿命。在上世纪五六十年代军用喷气式发动机的早期发展阶段,总寿命和首翻期寿命都是通过核心零部件的强度设计与试验,以及整台发动机长期考核试车的结果来确定的。一旦发动机累计工作时间或循环数达到总寿命所规定的数值,那么就应当报废不再使用了。

△使用国产“太行”发动机的歼-11B

从上世纪六七十年代开始,西方航空工业强国,如美国、英国在军用喷气式发动机上开始采用单元体设计思想。也就是说把整台军用喷气式发动机按照结构和功能分为数个到十余个单元体结构,如果某一单元体出现故障或者寿命到期,可以予以更换,从而保证整机的正常工作。

因此,从这一时期开始,军用喷气式发动机生产商不再硬性规定总寿命和首翻期寿命的小时数或循环数,而是出厂时给出一个参考值,最终能够达到多少工作小时的寿命由用户视情而定。

较早采用单元体设计的典型型号,当属英国罗罗公司研制生产的“斯贝”Mk202涡扇发动机。我国在上世纪七十年代引进了该型发动机全套技术资料和生产线,国产化型号就是WS-9“秦岭”,配装在JH-7系列战斗轰炸机上。“斯贝”Mk202结构复杂,总体技术性能以今天的标准衡量早已不算先进。但是,其最大的优势就在于可靠性高、寿命长。按照英国罗罗公司的说法,只要不断更新单元体,理论上1台“斯贝”Mk202涡扇发动机拥有近乎无限的寿命期。

△使用“斯贝”国产型号“秦岭”发动机的歼轰-7A

研制于上世纪七十年代初的苏俄AL-31F涡扇发动机同样采用了单元体设计,整机可分为14个单元体。其中,有6个单元体能够在部队外场维修的条件下进行更换,大大提高了战时后勤保障能力。而且,从AL-31F涡扇发动机研制时所采用的结构设计、材料、加工工艺等方面来说,都达到了上世纪七八十年代苏联航空工业的顶尖水平,本身就具备了很好的延寿潜力。

不过,在最初给AL-31F涡扇发动机确定首翻期寿命和总寿命时,留里卡设计局还是给出了比较保守的参考值:首翻期寿命300小时,总寿命900小时。因此,无论是配装苏-27SK、苏-30MKK/MK2以及早期型歼-11的AL-31F基本型,还是为歼-10系列战机配套改进研制的AL-31FN单发型,在首翻期寿命和总寿命上都延续了这一指标。

我国在上世纪九十年代引进苏-27SK组装生产线时,并未同时引进AL-31F涡扇发动机生产线,而是建立了该型发动机的大修线。正是以大修线为基础,经过空军5719厂广大科技人员的不懈努力,终于攻克了AL-31F系列涡扇发动机的延寿难关。而实现这一突破的就是军用喷气式发动机再制造技术。

△我国在引进歼-11生产线的同时,引进了发动机大修线

很多人对于装备再制造技术这一概念比较陌生,但是在国内外军工行业,这一技术已经得到了广泛推广。具体到军用喷气式发动机再制造技术上,首先就要对已经达到总寿命或首翻期寿命的发动机进行完全分解,一直分解到每一个叶片、每一个叶盘和每一根轴。如果是本国设计生产的军用喷气式发动机,如WS-9“秦岭”、WS-10“太行”等,可以通过更换新生产的零部件,替代原来有碰伤、裂纹、形变等缺陷的零部件,从而达到出厂使用要求。

而对于AL-31F系列涡扇发动机,由于国内并没有相关生产线,一般都会采取彻底清洗、探伤的方法,遴选出符合要求的零部件,再翻新成完全符合新发动机零部件。通常来说,再制造技术往往比制造技术难度还要高。但是,通过技术升级,再制造的航空发动机在性能和质量有望达到正常生产的新发动机的性能水平。

军用喷气式发动机的首翻期寿命和总寿命在很大程度上是由核心零部件决定的,这些零部件的再制造技术是延寿能否成功的关键所在。对于军用喷气式发动机来说,核心零部件主要包括燃烧室组件、高低压涡轮叶片、涡轮叶盘、高低压传动轴以及主轴承。尤其是高低压涡轮叶片、涡轮盘和涡轮支撑轴承,由于这些核心零部件工作环境十分恶劣,要承受高温、高速、高压喷气流的冲击和侵蚀,并且以每分钟上万转的速度旋转,其寿命往往是各种零部件中最短的。因此,空军5719厂在技术攻关时,特别将高温合金涡轮叶片再制造、粉末冶金涡轮盘再制造和自动微弧等离子焊接三项关键技术放在最为重要的位置。

△相关技术的发展对我国引进的AL-31F系列之外的发动机同样具有重要意义

单晶高温合金涡轮叶片和粉末冶金涡轮盘是当今先进军用喷气式发动机采用的先进技术,AL-31F系列发动机亦不例外,其制造工艺复杂、价值数倍于同等重量的黄金。针对涡轮叶片和涡轮盘上出现的裂纹,通常采用激光熔焊工艺,对缺陷部位进行清洗打磨,之后进行局部补焊加以修复。如果出现掉块、边缘开裂、凹坑等比较严重的缺陷,则要采用激光沉积和增材工艺,也就是利用激光的高温将粉末合金熔化后对缺失部位进行填补,非常适合单晶涡轮叶片和粉末冶金涡轮盘。自动微弧等离子焊接则主要针对的是风扇和高压压气机转子叶片出现的裂纹等缺陷进行再制造。

从未来发展来看,我国军用喷气式发动机再制造技术还有很大的发展潜力,而并不仅局限于AL-31F系列发动机。我国轰-6K中程轰炸机和运-20大型运输机目前装备的俄制D-30PK2涡扇发动机今后同样需要再制造技术以进行延寿,装备数量更多,对于中国空军作战能力的提升也具有更为重要的意义。


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

最新评论

QQ|Archiver|手机版|小黑屋|航空发动机&燃气轮机之家 ( 沪ICP备16010109号  

GMT+8, 2017-6-29 15:19 , Processed in 0.079121 second(s), 19 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

返回顶部