太行发动机的广泛应用,说明了什么情况?
▍太行发动机的广泛应用,说明了什么情况?
歼20需要涡扇15发动机,什么时候能用上?
▍太行发动机的广泛应用,说明了什么情况?
第一,心脏病问题彻底解决
第二,不再依赖俄制进口发动机
第三,空军发展进入快车道
涡扇10太行系列发动机的研发经历了长达30年的长跑,最终完成了研发。国产大推力涡扇发动机最终登上了台面,我国花费了三十年的时间,投入了几千亿美元的资金,最终将困扰我国空军发展最大的障碍给破除了,这对于空军发展起到了巨大的作用,涡扇10的研发成功对于我国航空工业的意义甚至比歼20的研发成功更大!
涡扇10的成熟,标志着困扰我国空军发展的心脏病问题彻底解决!
先来看看涡扇10航空发动机是什么样的发动机吧!这是我国研发成功的第一款大推力涡扇发动机。涡扇10的成功让我国成功跻身世界战机发动机前三强。目前有成熟大推力发动机的国家仅有美国,俄罗斯和中国。日本和德国,印度,法国,甚至英国这些所谓的二流强国,要么没有自己的国产涡扇发动机,要么只能依靠中等推力涡扇发动机撑门面。就连传统的发动机强国英国,现在都没有成熟可用的大推力涡扇发动机,您说我们的成果会被轻视吗?
涡扇10目前普遍装备于我国几乎所有的主力战机,这些战机包括歼20和歼10C所使用的涡扇10C,歼16和歼11所装备的涡扇10B,就连新一代的舰载机歼15B也装备了涡扇10B.而以上所罗列的战机在三年之前,还是依靠从俄罗斯进口AL31发动机。现在我国自己的大推力涡扇发动机成熟了,标志着我们彻底解决了困扰我国空军发展的心脏病问题。
涡扇10的广泛应用,标志着我国大规模从俄罗斯进口航空发动机的历史将一去不复返了!
说到进口发动机,我们先来说一下我们今天从乌克兰进口的400台小推力涡扇发动机。我们大推力涡扇发动机都解决了,难道小推力涡扇发动机还不能研发成功吗?其实这并非我们的研发能力不行,而是现在乌克兰的发动机相对来说更便宜,每台的单价甚至只要200万人民币,这个价格在世界上几乎再也买不到好的发动机了。而这批发动机进口的用途大概率是为了装备L15高级教练机这是一款标准的三代教练机,比目前的教练9要先进得多,空军以前之所以没有大规模装备,只是因为这架教练机比较贵而已,现在空间有钱了,所以就不需要再扣扣索索的过日子了。
而我们从俄罗斯进口最多的AL31发动机,最近几年都没有再次再次购买的协议,正是因为我们自己的涡扇10太行发动机研发成功了!大推力涡扇发动机和小推力涡扇发动机不同,我们可以没有先进的教练机,但是却不能没有重型战斗机。为了培养飞行员,早期进口的苏27战机甚至直接被我们使用到报废,其中大多数的飞行寿命都是用来培训空军飞行员的。
说一点重一点的话,如果我们没有自己的大推力涡扇发动机,俄罗斯又对我们断供发动机的话,我国大部分主力战机都将趴窝。因为相同性能的发动机只有美国有,人家不可能卖给咱们。这个话的意思其实是,我国空军的发展的七寸长时间都被俄罗斯拿捏着,只需要断供发动机就会影响我们的空军发展。现在我国自己的歼16已经装备了200架以上,歼10系列的数量也差不多有700架了,而歼11B改进型战机在2018年重启生产,不都是得益于太行发动机的成型吗?先不说俄罗斯的发动机产能够不够我们用,单单我们全部依赖俄制发动机本身就是一个巨大的隐患。无论我们和俄罗斯的关系有多好,战斗机发动机核心技术还是掌握在自己手里才放心。
太行发动机的巨大意义远超一款先进战机的研发成功,只有自己掌握了发动机核心技术,空军发展才算真正的起步!
我们今天不讨论涡扇10的性能,更不谈涡扇10在世界上的排名。仅仅只看这款发动机的意义。毕竟我们已经研发成功了,性能有瑕疵都可以在以后的使用中慢慢改进。就连世界上最先进的美国,其发动机产业也是在一天天的锤炼中进步,只有经历了足够多的使用环境,才能将发动机的性能慢慢的打磨出来。
为什么说发动机的意义远超一款先进战机的意义呢?您有兴趣可以看一下世界上几乎所有的先进战机出口国,哪个不是拥有自己的发动机?目前全世界出口数量最多的是美国的战机,俄罗斯的战机和法国的战机,这几个国家无论哪款战机出口基本上都在使用本国的发动机。而且发动机的研发周期远比战机的研发周期要长,可是一旦研发成功,在先进发动机的基础上可以研发出多款先进的战机。美国在上世纪八九十年代已经研发出了多款涡扇发动机。到今天几乎四十年过去了,美国先进战机的研发依然在依托当时的航空发动机。而美国的战机性能已经从三代机提高到了五代机!而每一款先进战机的研发,其性能最大的相关联设备往往都是航空发动机。您能分辨得出下列美国战机都使用了什么样的发动机吗?
被心脏病问题困扰了半个世纪的中国空军在太行的基础上终于摆脱了所有的桎梏,可以进入发展的快车道。大家前几年津津乐道于我国海军军舰快速下水,几乎每隔几天都有新的军舰下水的消息传来。着实让军迷兴奋了好几年。其实大家有没有仔细想过?为何我们的海军下饺子般的快速建造是在2010年之后,如果单纯从造船能力上看,我们应该在新世纪就已经具备了足够的实力,可以快速建造我们的海军舰艇了!其实这背后正是解决了限制海军发展的燃气轮机技术的问题,我们在80年代就从美国获得了几台燃气轮机,用在052驱逐舰上之后发现蒸汽轮机动力太好用了,所以即便是我们的海军放慢发展的脚步,也要将燃气轮机研发成功。只有采用燃气轮机的军舰,才能称得上是现代化的军舰!总不能到了20世纪了,还依靠老旧的蒸汽轮机吧?
最终我们解决了相关技术难题,海军大规模下饺子也在最近10年晃瞎了西方的狗眼。我们最近十年来海军发展的成就,超越了从建国到2010年60多年发展的总和,您说关键技术对于一个兵种的发展有多么重要?
涡扇10的研发成功对于空军的意义,恰恰跟燃气轮机研发成功对于海军的一样。我国空军的发展速度势必再上一个层次,达到大家不敢想象的地步!跟大家展望一下十年之后的中国空军,届时我们的轰20已经服役,运20以每年至少五十架的速度生产,届时最少会装备600架,歼20将达到600架的规模。歼16的规模最少也可以达到800架,歼10系列战机1200架,其中歼10C600架,歼11B+型战机600架!歼15B最少200架,新的隐身舰载机也将上舰服役。这是多么宏大的一个空军规模?这样的规模绝对超越现在任何一个国家的空军!依托太行发动机,中国空军必将再次腾飞!晃瞎西方狗眼的时刻还会再来,这一次将不再是追赶,而是真正的超越!
▍太行发动机的广泛应用,说明了什么情况?
太行hang已经太行xing了!太行发动机从上世纪80年代进行研制,本世纪头10年制出了太行A型发动机,使中国战斗机有了自己的心脏。
本世纪第一个10年,太行发动机还不太好,大毛病不少,小毛病不断,所以当时的太行发动机真的不太行。中国的歼11B想用太行发动机,后来不得不接着使用俄罗斯的AL31。太行A的研制成功,说明中国已经能够生产自己的大推力航空发动机了,只是型号定型,而不是生产定型。
大约又拼搏10年,中国的太行B发动机研制成功,彻底解决了太行A的各种毛病,最大推力达到144千牛,据说大修时间已经达到了4000小时,高于俄罗斯航空发动机的3000小时。已经基本是第3代军用战斗机发动机的翘楚了。
当然中国的航空发动机距离最先进的美国航空发动机还要有很大的差距,比如大修时间,美国的小涵道比军用航空发动机的大修时间是8000小时,比中国多了一倍,大约4000小时,但是比俄罗斯的3000小时要多不少了。中国航空发动机发展还在奋力前行,中国航空发动机从远望已经到了可以望其项背了。
▍太行发动机的广泛应用,说明了什么情况?
太行——即涡扇-10航空发动机于1987年立项,2005年完成定型审查,在2011年左右堪大用。
涡扇-10航空发动机从立项到堪用前后经过了24年的时间,在这段时间里,并没有止步于涡扇-10这一个基础型号。还先后发展了涡扇-10A,涡扇-10B,涡扇-10C等多个型号。
既然有了涡扇-10三代大推力航空发动机,那么国产战斗机就有了可用的动力之源。所以说,涡扇-10系列航空发动机也相继装备了歼10C,歼11B,歼11BS,歼16,歼20等先进战斗机。也有可能取消加力燃烧室,成为轰-20战略轰炸机的主要动力。
涡扇-10系列航空发动机的各个型号
涡扇-10A
其中涡扇10A航空发动机算是涡扇-10的初步增稳型号,基本具备了可以上机使用的性能。其加力推力为12.5吨,与原版的涡扇-10推力相当,主要装备于歼11B,歼11BH,歼11BS,歼11BSH战斗机。
涡扇-10B
涡扇-10B则是涡扇-10A的增推型号,主要使用了DD406单晶耐高温合金制造的高压涡轮叶片。其加力推力达到了13.5吨,主要装备于歼16战斗机。
涡扇-10C
涡扇-10C则是涡扇-10B的继续增推型号,加力推力或许可达14吨级别,应该安装了FADEC全权限数字控制系统,主要装备于歼10C和歼20战斗机。
其实,先期安装在歼20和歼10C上面的AL-31FM1航空发动机就配备了FADEC数字控制系统。那么取代AL-31FM1的涡扇-10C还是有必要安装FADEC,最起码达到以前相当的性能,否则也没有换发动机的必要。
涡扇-10航空发动机大规模应用的意义
随着涡扇-10航空发动机的大规模装备海空军现役战斗机,就足以证明该发动机已经,绝对,必然堪大用了。
至此,终于打破了俄制AL-31F系列航空发动机作为海空军主力战机主要动力的局面。
由此可知,现在正在量产的歼16,歼10C,歼20所用的都是涡扇-10航空发动机。未来生产的新型战斗机也会用上自研的新型变循环发动机或者组合动力航空发动机,那么未来战斗机的飞行空域绝对不仅止步于大气层内部。
目前来看,涡扇-10系列航空发动机的推力指标已经赶上了F110和F100系列航空发动机,唯有寿命和大修时间还有待提高,这一点是涡扇-10航空发动机未来的改进方向。只要该航空发动机的寿命和大修时间达到了F110和F100的水平。那才可以的证明,国产航空发动机的技术,真正达到了世界一流水平。
涡扇-10航空发动机的基本状况
涡扇-10航空发动机的核心机来自于CMF-56民用航空发动机。尽管CMF-56是被用于波音-707客机,但是其是基于F-101航空发动机研发而来的。
而F-101航空发动机则是B-1b战略轰炸机的动力来源,这样说来,CMF-56的核心机也算是一款军用航空发动机改装而来的。
这么说来的话,涡扇-10航空发动机,也算是在F-101航空发动机核心机的基础上研制而来的。毕竟那个年代,先进的军用航空发动机是禁止对我国出口的,所以基于CMF-56航空发动机的核心机研制涡扇-10也是被迫无奈的。
涡扇-10航空发动机所使用的先进技术
涡扇-10航空发动机使用的先进技术包括“复合材料外涵机匣,粉末冶金涡轮盘,空心叶片,耐高温热障涂层,电子束焊接,超塑成形进气机匣,高低压涡轮对转结构”等等。
下面就挨着来看一下各项先进的技术带来的性能提升
复合材料外涵机匣
外涵机匣主要的作用就是承接外涵通道与发动机外部设备之间的作用力,也就是作为承力结构。该设备的工作温度在280℃左右,以现有的技术,已经可以制造出耐高温在400℃左右的复合材料外涵机匣。不过在最初时候,涡扇-10航空发动机使用的复合材料外涵机匣,在技术层次上属于第一代,是可以满足在280℃环境下工作的需求。
这里的复合材料主要是由碳纤维作为增强体,聚酰亚胺树脂作为基体,通过高温高压复合而成的材料。该材料具备耐高温,抗氧化,轻质等特点。可以说,复合材料外涵机匣的使用,使得涡扇-10航空发动机外涵机匣的材料应用,一举赶上了世界的先进水平。
粉末冶金涡轮盘
涡轮盘的主要作用就是给涡轮叶片提供一个基体,通过涡轮盘的旋转,带动高低压涡轮叶片的旋转,从而使发动机正常的工作。
一般来说,在航空发动机内部,往往是高压涡轮前的温度比较高,普遍在1400℃—1900℃之间。那么,作为高压涡轮叶片的基体,那么涡轮盘也要承受相当的温度和压力。所以说,对涡轮盘的性能要求与高压涡轮叶片的要求相当。
粉末冶金制造的涡轮盘具有屈服强度高,耐疲劳性能好的特点,作为航空发动机的热端部件还是比较合适的。
目前制造粉末冶金涡轮盘的技术工艺有“热等静压,热等静压与等温锻造,挤压与超塑性锻造”。不过在涡扇-10航空发动机研制之初,使用的应该是最早的直接热等静压技术。即便如此,也为涡扇-10航空发动机的性能提升做出了较大的贡献。
耐高温热障涂层
正常来说,单靠高压涡轮叶片本身的耐高温能力,是远远达不到长久承受1400℃—1800℃高温的。
那么,为了提升高压涡轮叶片的承受温度,也就只有将其他技术与叶片本身相结合,在共同的作用下,使得高压涡轮叶片可以在较高的温度下持久的运转。
耐高温热障涂层和气冷孔就是两个比较好的选择。早期的耐高温热障涂层主要是由纳米氧化锆制造的,该材料的熔点为2397℃,还具备抗震,易复合的特点。当其与其他材料复合后喷涂到航空发动机的高压涡轮叶片上后,就可以提高涡轮叶片的抗热震,抗高温,抗氧化等性能。所以说,在耐高温热障涂层的使用下,涡扇-10航空发动机的高压涡轮叶片就可以在1474℃下运行很长一段时间。
而热障涂层按结构也可以分为“双层结构(美国),梯度结构(欧洲),梯度粘结层结构(我国)”。其中以我国的梯度粘结层结构制造的热障涂层性能最为优秀。
随着技术的发展,纳米氧化锆热障涂层也无法满足现代高性能航空发动机高压涡轮叶片的需求。为了进一步提高高压涡轮叶片的耐高温能力,又相继研发出铈酸镧,稀土钽酸盐这些耐高温性能,抗剥落性能更强的材料,以取代纳米氧化锆成为新型的热障涂层材料。目前来说,主要使用的就是铈酸镧,稀土钽酸盐这两种材料制造的热障涂层。
真空电子束焊接
该焊接技术主要就是利用高速电子流撞击被焊接件,使高速电子流的强大动能转化为高热能,从而进行焊接。真空电子束焊接具备焊件形变小,焊缝质量好,焊接头无氧化等特点,应用在航空发动机的制造上还是比较有优势的。
在航空发动机制造中,真空电子束焊接主要应用在风扇机匣,压气机,燃气涡轮,燃烧室,液压作动筒,传动齿轮的制造。
高低压涡轮对转技术
由于高低压涡轮同向转动时,会产生共振,而共振会对航空发动机里面的部件造成损坏,从而对发动机的寿命造成极为不利的影响。
而高低压涡轮对转就可以利用两个反向的力,使得双方相互抵消。如此一来,就可以提高航空发动机的寿命。
在F119航空发动机上面就使用了高低压涡轮对转技术,该技术可以抵消由于涡轮旋转带来的共振和作用力,除了可以提高航空发动机的寿命之外,也可以进行减重,提高推重比。涡扇-10航空发动机使用了高低压涡轮对转技术后,可以明显提高其大修时间和寿命。
涡扇-10航空发动机最为重要的高压涡轮叶片
在最初的时间,涡扇-10航空发动机的高压涡轮叶片是由DD403单晶耐高温合金材料制造。
DD403单晶耐高温合金采用的是定向凝固方法制造的,含钛量为2.1%,含铝量为5.9%,含钨量为5.2%,含钼量为5.8%,含铬量为9.5%,含钴量为5%,其他主要是镍。所以DD403又称为镍基单晶耐高温合金。该单晶耐高温合金可以在1040℃以下的环境中稳定的工作。
不过随着DD406第二代单晶耐高温合金材料的发展,涡扇-10航空发动机又用上了DD406单晶耐高温合金,作为高压涡轮叶片的材料,这时应该也就是涡扇-10B航空发动机。随着DD406单晶耐高温合金材料的使用,涡扇-10航空发动机的高压涡轮叶片的耐高温性能又得到较大的提升。所以说,涡扇-10航空发动机的推力又得到的提升,从原本的12.5吨上升到13.5吨。从性能来看,DD403和DD406单晶耐高温合金的性能达到了世界先进得水平,具备了与世界其他单晶耐高温合金材料相匹敌的能力。
综合来看,在诸多先进技术的使用下,又经过多年的研发,试飞,排故,再试飞,再排故,终于达到了堪用的程度。涡扇-10航空发动机已经成为我国海空军主力装备的必备动力来源。
那么,涡扇-10航空发动机于国外的F110和F100相比,又如何?
就拿已经确定性能的涡扇-10B航空发动机与性能相当的F110-GE-129和F100-PW-229为例子。
涡扇-10B航空发动机的加力推力为13.5吨,军用推力大于8吨,大修时间在1000小时左右,整体寿命在2000小时左右。
F110-GE-129航空发动机的加力推力为13.2吨,军用推力为7.7吨,大修时间在3000小时左右,整体寿命在6000小时左右。
F100-PW-229航空发动机的加力推力为13.2吨,军用推力为8吨,大修时间为1400小时,寿命7100小时。
综合来看,涡扇-10B航空发动机的推力指标已经超过了F110-GE-129和F100-PW-229这两型航空发动机,只是在大修时间和寿命上还达不到这两个航空发动机的水平。
而航空发动机的寿命和大修时间与材料,设计都有较大的关系。现阶段,国内航空发动机所用的材料已经赶上了世界主流的水平,而在设计方面也不好说。
而航空发动机的研发又不是一帆风顺的,是需要长久的时间和资金投入的。满打满算,我国航空发动机才发展了60多年,与美俄发展的80多年相比,还差20多年的时间。这也是国产航空发动机与美俄航空发动机的技术产生差距的主要原因 。
随着涡扇-10C,甚至涡扇-10D的发展,涡扇-10航空发动机最终会在推力,大修时间,整体寿命赶上世界一流水平,成为国产三代半战斗机唯一的动力来源。
▍太行发动机的广泛应用,说明了什么情况?
太行的大规模应用,说明经过30年的努力,其技术成熟度、可靠性、使用寿命、大修间隔等大大提高,逐渐成为一款比较优秀的发动机。
尽管太行在总体性能上逊色于美俄的大推力涡扇发动机,但是对于航发总体技术实力比较薄弱的我国来说,太行的成熟是很了不起的成就。通过太行的研发,我国基本掌握了大推力军用小涵道比加力式涡扇发动机技术,锻炼了队伍,积累了经验,这就为研制更加先进的航空发动机打下了很好的基础。
我国的航发以前是型号牵引,也就是一款飞机配一款发动机,如果飞机下马,那么发动机也随之下马。这种做法,让我国的航发走了很多弯路。但是太行改变了这种模式,这从其配装多种战机就可以看出来。仅从这点,太行的意义就很重大。我国现在成立专门的航发公司,意味着之前的弯路以后再也不会出现。
不过,太行配装不同的战机,也说明我国新一代更先进航发的出现还有待时日。航发技术很复杂,被誉为航空工业的王冠。所以,我们需要有耐心,不能太急。有道是“心急吃不了热豆腐”,好事不怕晚。把基础打牢,一步一个脚印往前赶,相信我国的航发未来会达到世界巅峰的。(S)
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