大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)研究

王之聲

摘 要：本文對軍用及民用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀和關(guān)鍵技術(shù)要素等進(jìn)行了詳細(xì)分析和闡述，對國家正在執(zhí)行的大型飛機(jī)工程項目目標(biāo)等加以確定，并深度表述和解析大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)重要性內(nèi)容和大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：大型飛機(jī);發(fā)動機(jī);發(fā)展現(xiàn)狀;

大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)主要是指基本涵道比大于4的渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備，渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備自身具有推力大和耗油率低優(yōu)點以及相關(guān)運行噪聲小等優(yōu)點，之后在此基礎(chǔ)上在軍用運輸機(jī)方面和對應(yīng)大型亞聲飛機(jī)方面應(yīng)用較為廣泛。軍民用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)技術(shù)自身具體性通用性能較為強(qiáng)勁，高達(dá)70%的運行效率，其安全性要求、環(huán)保性要求、舒適性要求和經(jīng)濟(jì)性要求等遠(yuǎn)比民用干線客機(jī)要嚴(yán)格得多。所以軍民結(jié)合策略實施和相互扶持策略實施勢在必行，因為軍用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備自身數(shù)量較少，多數(shù)以較大軍用運輸機(jī)發(fā)動機(jī)設(shè)備以及民用改型模式為主，最為常見的幾種類型包括CFM565C發(fā)動機(jī)設(shè)備和俄羅斯D-30KP發(fā)動機(jī)設(shè)備等。

1 大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀要點分析

通過數(shù)次分析和調(diào)查可以看出，中國未來20年干線客機(jī)需要八百架左右，級別為150座級，加之不同用途的大型飛機(jī)，軍民用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備所需數(shù)量為2750臺，其價值為412億美元，將其進(jìn)行人民幣換算，為3300億人民幣左右。應(yīng)該了解到，大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備用途相對廣泛且發(fā)展?jié)摿薮?，大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備的合理運用會帶動我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和軍事發(fā)展以及社會效益增長，之后在此基礎(chǔ)上推動我國內(nèi)部國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并對科技進(jìn)步和國防進(jìn)步起到至關(guān)重要的作用。經(jīng)過我國飛機(jī)行業(yè)改革與創(chuàng)新，我國航空動力技術(shù)得到深度發(fā)展與完善，軍用渦噴和小涵道比渦扇發(fā)動機(jī)應(yīng)用均被推廣，上述設(shè)備研制生產(chǎn)能力得到全面加強(qiáng)，并裝備了近百種軍民用飛機(jī)，其為民用航空事業(yè)發(fā)展和軍用航空事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)出了寶貴力量。需知，大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)使用中，以大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)為主，風(fēng)扇技術(shù)研究工作和高壓技術(shù)研究工作均被深刻探討與研究，在航空推進(jìn)技術(shù)驗證策略方案支持下均取得可喜進(jìn)展，逐步完成了設(shè)計定型太行發(fā)動機(jī)核心機(jī)為核心的大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備調(diào)整機(jī)構(gòu)建立，雖然如此，但與發(fā)達(dá)國家發(fā)動機(jī)科研水平相比仍舊存在較大差距，因為發(fā)動機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)相對較弱且關(guān)鍵技術(shù)突破性較小，無法滿足現(xiàn)下飛機(jī)運行需求，并且多數(shù)實驗設(shè)備和部件仍舊存在缺門現(xiàn)象，工程設(shè)計方面和使用經(jīng)驗方面上仍會遇到許許多多的研發(fā)困難。

2 大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 設(shè)計技術(shù) 針對軍民用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備進(jìn)行分析，包括特殊狀態(tài)下的環(huán)保指標(biāo)和壽命指標(biāo)以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，剩余主要設(shè)計技術(shù)指標(biāo)一般情況下持等同狀態(tài)，此時共包含了總體內(nèi)容、部件內(nèi)容、系統(tǒng)內(nèi)容、整機(jī)內(nèi)容和仿真內(nèi)容等，所以我們要對大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行積極整合與全面研究。大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備整體策略設(shè)計技術(shù)，此時涵蓋了飛發(fā)一體化內(nèi)容和經(jīng)濟(jì)性分析內(nèi)容兩種;民用發(fā)動機(jī)適航技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，之后為大涵道比渦扇設(shè)計技術(shù)和增壓級設(shè)計技術(shù)。大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)還包括低排放技術(shù)、高性能技術(shù)、長壽命技術(shù)、低壓渦輪設(shè)計技術(shù)、核心機(jī)設(shè)備設(shè)計技術(shù)、低噪聲設(shè)計技術(shù)、驗證機(jī)設(shè)備研發(fā)技術(shù)、軸承和傳動潤滑系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)、故障診斷和監(jiān)控技術(shù)和渦輪主動間隙控制技術(shù)以及輔助動力裝置設(shè)備設(shè)計技術(shù)等。

2.2 實驗技術(shù)與測試技術(shù) 大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備與小涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備不同點在于需要對大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)實驗設(shè)備和對應(yīng)大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備研發(fā)技術(shù)進(jìn)行及時改進(jìn)與完善，除此之外，其尺寸增加內(nèi)容和流量增加內(nèi)容以及推力增加內(nèi)容等均需進(jìn)行調(diào)整和完備。因為在大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備中，特別是民用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備，其旨在達(dá)到嚴(yán)格適航條例需求，此時應(yīng)該進(jìn)行大量適航試驗活動操作，最為常見的包括了吞咽試驗內(nèi)容和包容試驗內(nèi)容以及相關(guān)的環(huán)境試驗內(nèi)容，之后在此基礎(chǔ)上要對大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備自身所需試驗進(jìn)行深度研究與分析，發(fā)展與之對應(yīng)的試驗方案和使用規(guī)范，此類操作技術(shù)中涵蓋了整機(jī)試驗內(nèi)容、調(diào)試技術(shù)內(nèi)容、發(fā)動機(jī)反推力試車技術(shù)內(nèi)容、發(fā)動機(jī)投鳥試驗技術(shù)內(nèi)容、發(fā)動機(jī)設(shè)備吞水內(nèi)容、發(fā)動機(jī)設(shè)備吞冰內(nèi)容、發(fā)動機(jī)設(shè)備吞砂試驗內(nèi)容、發(fā)動機(jī)側(cè)風(fēng)試驗內(nèi)容、發(fā)動機(jī)逆風(fēng)試驗內(nèi)容、發(fā)動機(jī)設(shè)備噪聲場測量技術(shù)內(nèi)容和部件壽命基礎(chǔ)性檢查內(nèi)容等。

3 主要解決方案與措施要點分析

3.1 關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)要點和驗證機(jī)研制要點分析 發(fā)動機(jī)設(shè)備整體研究方案設(shè)計和發(fā)動機(jī)設(shè)備部件設(shè)計以及發(fā)動機(jī)設(shè)備加工試驗設(shè)計等顯得尤為重要，此時應(yīng)完成發(fā)動機(jī)設(shè)備方案設(shè)計，與此同時，要進(jìn)行詳盡的性能分析計算，對部件設(shè)備氣動熱力性能進(jìn)行深度數(shù)值仿真研究和發(fā)動機(jī)設(shè)備方案草圖整理，預(yù)選有效設(shè)計方案，對部件技術(shù)指標(biāo)和對應(yīng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)需求做出嚴(yán)格規(guī)范。除此之外，要相繼完成總體系統(tǒng)試驗件設(shè)備設(shè)計和部件設(shè)計以及部件壽命設(shè)計與分析，在選材和工藝加工環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，對系統(tǒng)綜合數(shù)值方針內(nèi)容等也要進(jìn)行仔細(xì)分析與思考，輔助動力裝置設(shè)計內(nèi)容和輔助動力裝置試驗內(nèi)容等也為其中重點。核心機(jī)設(shè)備工程設(shè)計和驗證機(jī)設(shè)備工程設(shè)計以及加工工序均需事先嚴(yán)格制定，逐步完成核心機(jī)設(shè)備加工和地面模擬試驗，重要內(nèi)容為地面臺架位置處的持久性綜合試驗，還有就是高空臺巡航狀態(tài)性能模擬試驗，需要注意的是，此時H=11km， Ma=0.8，此種規(guī)格才算準(zhǔn)確。

3.2 材料建設(shè)和工藝建設(shè)以及試驗調(diào)整 材料內(nèi)容和操作工藝內(nèi)容是大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備內(nèi)容核心技術(shù)之一，需要提前安排實施計劃和研究策略，做好攻關(guān)研究工作，只有這樣才能在一定程度上達(dá)到技術(shù)突破和技術(shù)創(chuàng)新的主要目的。大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備研制過程中需要合理介入加工方案和對應(yīng)正規(guī)試驗手段等，在當(dāng)前基礎(chǔ)上結(jié)合技術(shù)實施原則和工作特點，做好及時的技術(shù)完備與技術(shù)補充，最為常見的操作即為野外試車臺、環(huán)境試車臺、2號高空艙、快速反應(yīng)科研試制力量等。

4 結(jié)束語

綜上所述，應(yīng)合理利用大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)設(shè)備技術(shù)對設(shè)備自身進(jìn)行試驗與考究，逐步完成試驗步驟，務(wù)必要做到認(rèn)真負(fù)責(zé)，全面做好材料建設(shè)工作和工藝改進(jìn)工作以及試驗調(diào)整工作等，以此來提高大型飛機(jī)發(fā)動機(jī)設(shè)備的研發(fā)質(zhì)量和研發(fā)效率。

參考文獻(xiàn)：

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