期刊介绍
期刊导读
- 03/01捷强装备最新公告:拟投建核化生安全装备军民
- 01/31先进航空发动机研制不可或缺的关键技术:航空发
- 01/18军民两用产业发展战略联盟在泉州晋江成立
- 12/19日本将建军民两用卫星监测网,监视中俄高超声
- 12/09活动预告|2021军民两用新材料产业发展(中国禹
先进航空发动机研制不可或缺的关键技术:航空发
航空发动机是飞机的“心脏”,国之重器。航空发动机是在高温、高压、高转速和交变负荷的极端恶劣条件下长期可靠工作的复杂热力机械,是典型的知识和技术高度密集的军民两用高科技产品。其研制技术难度大、周期长、耗资多。产品的性能水平和研发能力是一个国家经济、军事、科技等综合国力的重要标志之一。
随着飞机飞行高度、速度的不断提高,作战适用性和机动性的不断增强,发动机在整个飞行包线范围内的进气温度、压力、空气流量、气流的压力场和温度场等参数均有很大变化。这些变化对发动机各部件的特性及其工作稳定性,对低温、低压下的点火及燃烧性能,对发动机的推力、耗油率、结构强度和可靠性等均有重大影响。发动机在高空飞行中的性能与地面状态大不相同,对发动机结构强度影响最大的气动热力负荷点已不在地面静止状态,而是在中、低空高速条件下,如中空的Ma= 2. 2~3. 0接近地面的低空Ma = 1. 2 ~ 1. 5。因此,研制一台先进高性能航空发动机,除了要进行大量的零部件试验和地面台、特种环境试验台上的全台发动机试车之外,还必须在“高空模拟试车台”上模拟整个飞行包线范围内的各种飞行状态,进行主要部件和全台发动机的性能、特性及可靠性试验。
在地面可模拟飞行器的飞行状态、飞行姿态,建立高空飞行工作环境条件和使用条件,进行全尺寸航空发动机高空飞行状态试验的地面试验设备被称为航空发动机模拟高空试验设备,在我国常称为航空发动机高空模拟试车台,并简称为高空台,属物理模拟范畴。高空台工作包线(试验范围)须完全涵盖发动机飞行工作包线,并具有测试检验设备的通用属性,其性能水平和试验能力是一个国家军事、科技、经济等综合国力的重要标志。
高空台是研制先进航空发动机不可或缺的重要试验平台,是非常复杂的大型地面设施,是典型的知识和技术高度密集的高科技产品。国防科技强国美国将航空发动机列为构成美国军事战略基础的九大优势技术之一,彰显了航空发动机技术的重要战略地位,其中航空发动机高空模拟试验技术是航空发动机技术的重要组成部分,其战略地位不可小觑。航空发动机技术是国家的战略核心技术,与之相对应的高空模拟试验技术涉及航空发动机总体技术、先进测试技术与控制技术、先进试验方法研究等,则是国防科技武器装备军用航空动力研制过程中的核心技术。
高空台特有的发动机工作条件真实、模拟范围宽泛、测试能力强、试验效率高、风险易控和重复性好等突出优势,使得高空模拟试验成为我国自主研制先进航空发动机和推进系统不可或缺的最有效的试验手段。以下3图分别显示:①典型的涡喷、涡扇航空发动机;②涡轴、涡桨发动机直连式高空模拟试验舱结构;③某高空模拟试车台的空气系统原理。
▲ 涡喷、涡扇航空发动机直连式高空模拟试验舱结构示意图
▲ 涡轴、涡桨发动机直连式高空模拟试验舱结构示意图
▲ 空气系统原理图
航空发动机高空模拟试验作为现代航空发动机研制中必不可少的调试手段,不仅可以为研制空军新型先进国防航空动力装置进行试验研究与鉴定,而且可以为现役空军主力机种航空动力装置高空性能调试与故障排除提供依据,同时也可以为当前空军换代战机航空动力装置改进/ 改型提供技术支撑。目前,我国第三代战斗机发动机的研制无一例外都在高空台进行了试验研究与鉴定。只有拥有高空模拟试验技术的国家才能够自主研发航空发动机,高空模拟试验技术水平在很大程度上反映了一个国家的航空发动机研制水平,是先进航空发动机研制不可或缺的关键技术。
近百年来国内外研制航空发动机的实践证明,新型航空发动机的诞生和现役发动机的改进、改型都离不开试验。据统计,一种新型发动机研制工作一般需要进行10 万小时左右的零部件试验、4 万小时左右的材料试验、1万小时左右的整机试验,其中在高空台上进行的发动机试验就达2 000~4 000 小时,甚至更多的高空模拟试验,需要占用3 ~ 4 个高空舱,先进发动机试验还远远超过这些数字。如F119 发动机的验证机,从1985~1998 年在高空台上完成了3 500 小时的高空模拟试验;在F404 基础上衍生改进的F414 发动机,在从1992 年5 月开始历时6 年半的工程与制造发展阶段,累计完成了2.05 万小时的台架试车与飞行试验,其中高空台试验约2000 小时;TF 39 发动机研制的总试验时间约为48万小时,其中台架试车约2.1 万小时、飞行试验约1.7 万小时。近年来,据不完全统计,国外在航空发动机研制中要做大量的地面试验、高空模拟试验和飞行试验,所需试验机台数和试验时间见下表。
文章来源:《军民两用技术与产品》 网址: http://www.jmlyjsycp.cn/zonghexinwen/2022/0131/893.html