2023年12月29日发(作者:vivoz5x现在买什么价格)
战斗机发动机的研制现状和未来发展趋势
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摘要:文章对我国战斗机发动机的研制历程、现状进行阐述,在此基础上指出战斗及发动机研制存在的障碍,以及突破障碍后,能够实现的发展趋势,以此为我国战斗机发动机事业的成熟做出贡献。
关键词:战斗机发动机;研制现状;发展趋势
我国的战斗机发动机研制工作始于抗美援朝时期,经历了维护修理、测绘仿制、改进改型、自主研制等阶段,从无到有,从小到大,为中国航空航天事业的发展奠定了坚实的技术与产业基础。
一、战斗机发动机研制现状
我国从1956年开始研制战斗机发动机至今,总量已经接近七万台,年产量在1000台以上。包括涡扇、涡喷、涡桨、涡轴和活塞式发动机等。从数量上已经基本满足了国产歼击机、强击机、轰炸机、运输机、教练机和直升机等航空装备需求。2018年之后,战斗机发动机的研制转向了高科技、高性能,如“太行”系列大推力、推重比8一级涡扇发动机,这些型号具备了一定的量产能力。
从性能上看,自1970年代开始研发的战斗机发动机,在性能上有了很大的提升,在推重比上可以达到7. 0-8. 0,平均级增压比为1. 3-1. 4,总增压比21-35,燃烧室温升为850-950K,高压涡轮单级落压比可达3. 5-4. 2,,涡轮进口温度达到1600-1750K, 加力温度达到2000-2100K。这些参数以及随后不断进行的改善,都说明我国的战斗机发动机向着国际平均水平进发:F100-200→F100-220→F100-229→F100 -229A→F100-232……经过改进后的三代发动机战斗机在投入量产后,第四代发动机也随之而来。
第四代战斗机发动机需要满足超声速巡航、过失速机动、隐身、短距起飞垂直着陆 、低寿命期费用、高可靠性等一系列要求,必须突破三代战斗机“多继承,少创新”的制作要求,参照美国F119发动机,第四代战斗机发动机的涵道比较小,在0. 2-0.4之间,增压比也有所提高,在26-35之间,涡轮进口温度为1850-2000K。
1.
战斗机发动机研制症结
战斗机发动机的更迭换代揭示了我国航空发展历史短暂的客观现实。“发动机是战斗机的心脏”,我国在研发上存在的局限,使得我国尚无实物商用涡扇发动机。将自研的CJ1000A与国际平均水平相比,技术指标上至少存在20年的差距,这与我们缺乏强有力的战略保障和技术支持有着重要的关系。从前三代发动机此类发动机已经发展了四代,前三代我们基本解决了有无问题,代表型别为WZ6、WZ8A、WZ9,但是在第四代涡油发动机上,我国的研制和服役预计滞后是在15年左右。这其中最难解决的问题首先来自于材料。发动机需要耐高温、可高速旋转、长寿的材料,其涉及到工程热力学、气体动力学、燃烧学、传热学等多个学科,这些学科需要以材料为基础,逐步覆盖到制造、试验等领域。其次,航空发动机的工作过程极为复杂,仅仅是燃气涡轮发动机,就涉及到压气机叶片的气动、强度、几何形状等,当涡轮的气能向机械能转化时,为了获得更大的功率,常常要在涡轮进口处使用耐高温的材料和新的冷却技术,这就使得研发过程中时刻会发生深度交叉。除此之外,研发的过程还需要考量装载的平台、外部的环境、研发的周期等一系列因素。在过去很长一段时间里,我国战斗机发动机的研发是紧紧依附于飞机型号的,其使用寿命完全依赖于飞机,不仅消耗了大量的研制成本,还直接导致了生产过程的不稳定。在《美国国家关键技术计划》说明文件中,把发动机描绘成“一个技术精深得使一个新手难以进入的领域”,也说明了我国的战斗机研发工作必须稳定成果,通过长期的、专门的技能和数据积累,以及国家大量的投资,实施多项超前于具体型号的纯粹技术研究性的中长期研究计划和短期专项研究计划,为发动机研制提供充足的技术储备,以降低工程研制的技术风险,缩短研制周期。
三、战斗机发动机研制的未来趋势
国内的战斗机发动机研制在未来的走向趋势是,首先借鉴美国、俄罗斯、法国等航空事业先进的国家的研制经验,组织制定专门的研究计划,验证计算流体力学、结构分析、材料、 传热、冷却等各个方面的先进技术,其次,逐渐形成自主研发的技术体系,以AECC为主力军,在对国际军事形势进行深刻分析后,延展我国战斗机发动机的研发类型,填补我国发动机尚存的空白,将所有具有市场前景的发动机品种从性能、成本上进行高低均衡的控制,逐步发展出具有竞争力的自主产品。再有,材料学、结构学等单独的学科会伴随航空事业得到发展,像是新结构力学中对原有结构质量减轻超过50%的研发项目、三维粘性计算流体力学的设计等高精尖技术,会成为战略计划的重要组成部分,可以自体发展,也留有深度交叠的空间。第四,航空发动机的试验体系的性能会得到长足的发展,这个体系包括性能试验、通用性试验、耐久性试验、环境试验和飞行试验等,每一个类别的试验会包括若干试验项目,每一个试验项目积累的数据会成为我国航空发动机专业化发展的有力依托,推进我国发动机事业的产量化与品牌化,缩短甚至领先国际水平。
参考文献:
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[2]李宏新,谢业平.从航空发动机视角看飞/发一体化问题[J].航空发动机.2019(06).1-8
[3]晏武英.制空作战飞机发动机发展历程及未来趋势[J].航空动力.2020(01).59-64
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