中国航空发动机为什么没有突破(军迷请进,中国航空发动机现在发展到如何了有重大突破吗)

2022-09-03 18:50:48 股票 xialuotejs

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中国航空发动机为什么没有突破





现行航发走的是高温路线,主要是靠压气机压入燃烧室的空气与燃油混合燃烧后,产生高于1350℃至1700℃的高温(中、俄的航发的燃烧室温度约1350℃左右,美国的航发的燃烧室温度高达1700℃以上),使空气产生百倍以上的膨胀,高速从航发尾部喷出,为飞机提供推力。其中压气机的动力由设置于尾气流出喷口的通道里的反向涡轮机(或其它动力叶轮)提供,其有效功率约为1至4MW之间,视不同国家、不同机型、不同运行状态而不同。其实质是将温度高达1100℃至1550℃以上的高温尾气的热能白白“送给了大自然”,但看上去还很壮观、很威猛的。

我国航发*的是WS15,中间推力:10522daN,中间耗油率:0.665kg/daN/h,推重比:大于或等于9,涡轮进口温度:1477℃,*直径:1.02m,长度:5.05m,质量:1862.3kg。其综合性能与F135还差至少一倍。

笔者介绍*全新技术的航发:燃气型喙轮全热动力航空发动机,它走的是低温路线,前压气机(即前涡轮增压机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩至0.8MPa左右的压力;压缩后的空气进入分布于喙轮机外侧的六组燃烧室,与喷入的燃料混合后燃烧,成为约800℃左右的高温燃气,随即流入喙轮发动机后,通过喙轮流程,将燃气的热能转化为喙轮发动机转子的旋转机械能,其转换热效率高达75%以上。

加热后的高温燃气的作功能力显著提高,因而燃气型喙轮全热动力航空发动机在带动前压气机的同时,尚有约30MW以上的高额余功作为喙轮全热动力航空发动机的输出机械功,带动后压气机(即后涡轮增压机)从外涵道吸入大量新空气与喙轮机排除的低温燃气混合,并将混合气压缩到0.3至0.4MPa的压力后从发动机尾部高速喷出,为飞机提供动力。此尾气在与空气进行“柔-柔型”冲击后,其温度*可低到-100℃以下,但这时的空气和尾气均在发动机之外,无论低到多少摄氏度都对发动机没影响。

其实质是将燃油的75%以上的热能转化成了尾气的“动能”,而且还可利用部分太阳能(如果尾气冲击空气后温度低于进气温度,则说明利用了太阳能)。

燃气初温和压气机的压缩比,是影响燃气型喙轮全热动力航空发动机效率的两个主要因素。提高燃气初温,并相应提高压缩比,可使燃气型喙轮全热动力航空发动机效率显著提高。但是过高的燃气初温和过大的压缩比会带来如像现在航发的制造难题,因此:

1.燃气型喙轮全热动力航空发动机的压缩比一般控制在10至15之间,以避免过高的转速和过高的制造难度。一般情况下*转速为11000RPM。

2.燃气型喙轮全热动力航空发动机的燃气初温*为800℃左右,以适应耐热不锈钢(310S)或镍基合金(如GH128合金等)的*耐热温度,进而确保低成本、低制造难度的特点。

燃气型喙轮全热动力航空发动机规格尺寸与WS15相当时,中间推力:大于30000daN,中间耗油率:低于0.15kg/daN/h,推重比:大于15,喙轮进口温度:800℃,尾气温度:低于100℃,*直径:1.00m,长度:5.00m,质量:小于2000kg。

中国航空发动机现在发展到如何了 有重大突破吗 长期以来中国的航空工业,由于飞机发动机的原因制约我国的战机飞行质量。只好依赖从俄罗斯不断进口飞机的发动机,使中国的各类飞机出口前景渺茫。

众所周知,发动机就如人的心脏,人的身体好坏、有无力量全靠心肌的收缩力,如果心脏收缩无力,那就决定人是整天少气无力。飞机也是一样,如果发动机无推动力,那就决定飞机航速达不到要求,机动性差,装载的空对空导弹就少,满足不了战时的要求。

所以我国对研制飞机发动机非常重视,早在60年代就着手开始,直到现在才有了规模,真正见了成效。2020年9月我国自己研制的c919大客机腾空上天、试飞成功,飞机的发动机就是用我国自己制造的长江1000A涵道比涡扇发动机。效果良好、各项指标均达到要求。我国的歼10、歼11、歼15、歼16、歼20战机相继都换成了我国自己研制的发动机。这几种飞机都是换成了我国的涡扇一10B发动机。该发动机推动力大,它的*推动力为13.5吨。还有涡扇一15发动机推动力更大,单台的推动力为18吨。虽然说我国的飞机发动机从此结束了依赖俄罗斯进口,但是与美国、俄罗斯等先进的发动机还有点差距。相信在不久的将来,准能赶上或超过他们。

综合上述是我对中国航空发动机发展如何的认识。

一、材料问题

1,热端单晶材料没问题了,国内爆出来的是第五代,实际使用国际上最多第四代,目前主流是第二代和第三代。

2,冷段叶片材料问题,16年解决了大涵道比钛合金空心叶片,去年解决了碳纤维复合材料叶片。

总结,材料没办法背锅了!

二,设计问题,这个很严重,得结合下面的第三条测试问题来看,同样的材料,目前同理论做出来的f110和太行还是有差距,太行只能相当于f110-129和f110-132之间,说明设计上还有缺陷,不能完全发挥材料性能!

三,测试问题,标准近几年才定下来,测试手段比较缺乏,这几年才好起来,高台数量不够,效率不高,流量相对于美俄,略显不足!

四,看总体,通过对太行的研发,完成了定向凝固合金向镍基单晶高温合金的转变,奠定了材料研发的基础!完善了测试超标准和设计标准,以及测试配套设施,设计师队伍!建立了一整套的从立项到理论,再到理论论证,原型机测试,地面测试,高台测试,飞行平台测试,验收标准等一系列流程,相当于打通了任督二脉!

五,看未来,大涵道比发动机是目前比较欠缺的,技术相对于小涵道比航发是两条技术线,标准等还没完全定下来,不过也快了,一旦像太行一样完成总流程,基本不会受制于人了!小涵道比航发就在2-3年内等涡扇十五的完善!

涡扇发动机根据使用机型的不同主要可以分为小涵道比涡扇发动机和大涵道比涡扇发动机两种,前者主要用于可超音速或者高亚音速飞行的战机,而后者则适用于包括民航客机、大型军用运输机等一些亚音速飞机。我国受限于整个工业发展体系和其他外在因素影响,虽然早在上世纪60年代开始既涉猎航空发动机自主研发,但是时至今日在先进航空发动机的自主研发上我国相比国际先进水准还有很大的差距存在。不过随着过去三十年我国在航空发动机技术上的巨大进步,特别是直接关乎国防安全的小直径涡扇发动机领域,现阶段已经能够批量生产涡扇10B系列大推力涡扇发动机,并且2020年9月中旬中航工业也传出*消息,中国航发专为国产C919大型客机研发的国产动力---长江1000A大涵道比涡扇发动机已经完成了地面点火、震动等测试工作,下一步即将开展载机平台测试工作。所以不管是从战机使用的涡扇10B发动机还是客机使用的长江1000A涡扇发动机来说,一个已经实现了批量装备服役,另外一个也已经离成功不远了,所以从表层现象来说,似乎我国和先进航发之间的距离越来越近了。但是仔细来看的话,这个差距还是非常明显的,举个很简单的例子,现阶段已经批量装备服役的涡扇10B发动机虽然已经能够批量满足包括歼10C、歼11B、歼15、歼16、歼20在内的五款国产先进战机的动力需求问题。但是涡扇10B毕竟只是*类似于美国F100和F110系列的第三代航空发动机,其最典型的判断标准就是推重比只有8一级,和美国F22战机装备的F119这种推比高达10一级的先进发动机之间还有很大的差距,而且这个差距不仅是推力上的差距,同时在推重比、材料、经济性等方面都有较大差距存在。就算是和同级别的F110-GE-132航空发动机相比也有不少的差距存在,比如该发动机现阶段*加力推力已经高达14.8吨,而涡扇10B抛开将近差了一半之多的寿命问题不谈,依然在最直观的推力上有着略微明显的差距,毕竟航空发动机的推力提升一吨,战机的*起飞重量能直接提升2吨之多,载弹量和作战半径都会有一个较为明显的提升。再一个虽然中国航发的长江1000A发动机已经准备进行空中飞行台测试工作,等定型批量生产后,不仅能够满足C919客机的动力需求,而且也能装备于包括运20这类大型军用运输机上。但是从这款发动机的技术标准来说,其大致介于现阶段广泛装备于国内A320、B738客机的CFM-56系列和*的LEAP-1B之间。和国际上同类型的先进航发之间依然在碳纤维风扇叶片、单晶涡轮叶片等关键材料上有着明显差距,这些依然是我们需要重视的差距长河。说了这么多,连我自己觉得将我国航空产业几十年的艰苦努力说的这么不值一提,似乎很不好,毕竟我们已经初步完成了从无到有的发展,而且航空发动机又被称为皇冠上的明珠,想要成功研发不是那么容易的。的确这些都是事实存在的依据,但是对于正处于复兴的我国而言,一个强大的国家不能没有这些产业,而且这些一头关乎国防安全,一头关联国家经济动脉的重要产业,我们不仅要踏进这道门槛,而且还要在门槛内做大做强才行。正所谓打江山容易守江山难,所以我们更要重视这些真正的差距,并及时填补差距才能真正实现伟大复兴。当然不可否认的是,我们自主研制的战机使用的新一代推比10一级的涡扇15发动机、早几年前就在伊尔76飞行测试台上测试的新一代大涵道比军用涡扇发动机,虽然性能上或许无法实现超越成为国际前列先进发动机,但是这些发动机的出现依然很大的满足了中国国防建设的需求,而且经过这些航空发动机的研发生产,也为后面我国追赶世界先进航发技术奠定了基础。最后再说一句,其实从整个航空发动机产业来说,虽然现阶段我国已经能够批量生产战机使用的小涵道比涡扇发动机和即将进行大涵道比涡扇发动机的装机,但是从整个航空发动机产业链来说,不光只包括不同涵道比的涡扇发动机,而是还有战术运输机使用的涡桨动力、直升机使用的涡轴发动机这两个重要领域我们目前还存在更大的差距,所以我们更要砥砺前行,早日实现更多的国产飞行器全部装上属于我们自己的动力梦想。

而航空发动机一直都是制约我国空军发展的最*阻力,从上世纪开始我国对国外的航空发动机就一直都是重度依赖。虽然我国在上个世纪60年代就已经开始了在航空发动机上的研制,由于缺乏技术,一直没有取得太大的进展。深知航空发动机的落后,我国加大在航空发动机领域的投入,在我国科研人员不懈的努力之下,我国在航发领域才有所进展,但是与西方国家依旧有着很大的差距。

我国在航空发动机起步比较晚,落后西方国家还是很正常的,我国要想在航空发动机追赶上西方国家,还是要看涡扇-15发动机。据悉,我国的涡扇-15发动机是*小涵道比的矢量发动机,单台推力将达到将近18吨,推重比达到10.85,还具备喷管具备矢量性能,与美国的F22战机装备的F119-PW-100矢量发动机,还有俄罗斯即将换装推力为18吨的“产品-30”矢量发动机属于同一类产品。


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