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忙总谈WS10:厚积薄发的太行发动机

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节操镇楼


IP属地:上海通过百度相册上传1楼2013-03-08 19:12回复

    高性能涡扇发动机是制造业的皇冠,能够检验一个国家的制造业体系的完备程度和水平,需要完整的材料,冶金,机械,电子,铸造,控制,试验平台和质量管理体系来保证,目前世界上能够独立生产高性能涡扇发动机的国家就是五个安理会常任理事国。
    我国高性能涡扇发动机(推重比7以上)获得真正突破是太行(ws10)。


    IP属地:上海2楼2013-03-08 19:13
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      其实中国从1961年就开始研制先进的航空发动机,经过20年的努力,成功研制出相当于国外二代发动机水平的涡扇6原型机(当时技术水准与当时的阿杜尔、斯贝差不多),但是由于配装的飞机型号下马,涡扇6发动机失去了使用对象,不得不终止研制。
      之后,我们还研制过几种涡喷发动机,包括涡喷-7改型,涡喷-14发动机(昆仑机)等,进行了技术积累和人才准备,在此基础上,才能有能力太行发动机的研制。
      1986年1月,大推力涡扇发动机太行立项研制,为两款飞机匹配发动机。
      1993年,完成了太行验证机阶段的研制工作,并以配装歼10的技术状态转入原型机研制。
        


      IP属地:上海4楼2013-03-08 19:17
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        由于当时的轰6空中试车台是于1976年12月正式投入试飞的,已经面临退役(轰6航空发动机空中试车台1996年10月退役),太行发动机实际上没有合适的飞行平台进行领先试飞。
        1993年3月,一航动力所向原中国航空工业总公司报告,申请提供一架我国引进的飞机作为飞行平台对“太行”发动机进行领先试飞。


        IP属地:上海5楼2013-03-08 19:17
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          1995年6月7日,当时的副总参谋长的曹齤刚川传达了中央军委的重要决定,实际是军令状:太行发动机一是配新型歼击机(歼10),二是作某型飞机的后继动力(歼11B)。
          因此,太行发动机是两种飞机成败的关键。
          空军下一步建设就立足这个发动机了,两只脚都踩在这条船上了,各级领导都非常重视。
          这是关键中的关键,重中之重。


          IP属地:上海6楼2013-03-08 19:19
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            1998年9月,完成了配装飞机的全尺寸金属样机制造和装配,仅用1个半小时装飞机成功。
            其实太行研制过程最终阻碍就是缺乏发动机相关的关键技术、材料工艺、试验条件储备。
            这些问题直接导致太行研制非常艰难,缺乏基本技术储备,常常需要临阵攻关,不断失败。
            太行发动机研制中先后发生各种技术问题和故障200多项,研制中几次大的故障,使研制工作陷入困境。
            尤其是质量管理能力欠缺,导致研制工作几度陷入绝境:一次是发动机在试车时,发生了高压压气机四级盘破裂事故;另一次是在高空台模拟试验和调整试飞中,5个起落出现3次“特情”(喷零件);第三次是配装太行发动机的飞机进行规定试飞的科目,发动机突然空中停车(2004年7月20日,试飞员丁三喜驾驶飞机在阎良机场起飞,当飞行到数千米高空时,突然听到一声响,左发停车了)。 


            IP属地:上海7楼2013-03-08 19:19
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              经过4个月的努力,经过组织调整,把质量管理和控制纳入程序化管理轨道,明确“项目副总师负责制”、“项目问责制”,完成17份故障计算、研究、分析报告,经过排故的发动机经过了改进措施设计、加工和试验验证,并进行了排故措施验证评审,将排故措施落实后,重新装配恢复生产,重新试飞。
              太行研发突破了一批具有自主知识产权的核心技术和关键技术,取得了重大成果。
              发动机的设计采用了大量的先进部件技术和整机匹配技术,其中多项填补了国内空白,有的已经达到国际先进水平;上百项新材料、新工艺的成功应用,使发动机材料技术和制造技术实现了一系列重大突破。
              先后在新材料、新工艺上攻克了300多项厂、部级关键技术。其中,研制出的第Ⅳ级和Ⅷ级高压压气静子叶片,在国内首次实现了高温合金叶片的冷辊轧。
              研制成功的GH4169合金Ⅳ级至Ⅷ级静子叶片冷辊轧填补了国内高温合金叶片冷辊轧技术的空白。
              全面掌握了风扇转子单元体、燃烧室联合单元体、低压涡轮厂轴等8大部件的新工艺。


              IP属地:上海8楼2013-03-08 19:20
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                太行发动机定型试飞的三年,解决了如地面喘振、空中异常响声、试车温度异常等试飞等问题。在艰难的调整试飞中,解决了发动机“小发提前脱开”这块硬骨头。
                2004年5月,太行发动机的试飞遇到了一个十分棘手的问题:飞机在高空小表速飞行时经常出现异响,试飞员丁三喜终于找到问题所在,成功解决。
                定型前的两项长试:设计定型持久寿命试车和长久初始寿命试车是对发动机使用可靠性最为苛刻的全面考核。
                2005年11月10日,太行发动机终于通过了设计定型前最后一道难关--长久初始寿命试车,40多天的试验一次通过,获得了飞向蓝天的通行证,开始批量装备部队。
                目前正在继续努力解决批量生产的质量稳定性和一致性。


                IP属地:上海9楼2013-03-08 19:21
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                  我国发动机以前一直难以突破的不仅技术基础和技术储备薄弱,工程试验经验积累不足,试验设备、加工设备缺乏,而且材料和工艺相对落后。
                  经过研制太行,我们在材料,制造工艺,和质量管理体系建设上都获得了突破。
                  材料上,超高温镍铝合金、钛合金及其相应的特种陶瓷在50年坚持不懈努力后,获得完美突破。
                  例如师昌绪院士的国家科技一等奖就是一个例子。
                  质量管理体系上,形成了自己独有的研发、制造和试飞质量管理流程和体系。
                  例如在管理体系上,太行研制采取分段开发策略,先验证机后原型机,这是中国航空发动机史上是第一次,此举规避了项目研制中大的风险。


                  IP属地:上海10楼2013-03-08 19:21
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                    在制造工艺上,更是全面突破,超过俄罗斯,接近美国。例如精铸空心叶片工艺(包括叶身无余量叶片精锻件和定向及单晶合金空心叶片精铸件工艺),涡轮进口温度提高了450℃,这项工艺是决定高推重比发动机所能达到最高性能水平的关键技术,而且能大幅度减轻涡扇发动机重量,降低制造成本,提高推重比,获得突破。
                    目前我们定向空心叶片精铸件,钛合金叶片精锻件,单晶合金叶片精铸件,钛合金精铸机匣都可批量生产,目前我们的工艺可以使精密锻、铸件减轻重量20%和降低成本30%左右。
                    此外也突破了多向模锻、真空热处理、表面镀镉钛和喷丸及孔挤压强化处理等工艺,提高了涡扇发动机使用寿命和可靠性。


                    IP属地:上海11楼2013-03-08 19:22
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                      上述突破中,单晶空心叶片精铸、粉末高温合金涡轮盘超塑性锻造、喷射沉积成形和隔热涂层技术工艺突破是最关键的。
                      而热等静压和超塑性锻造,粉末高温合金和液态金属快速冷却轧制,非晶态材料生产,钛合金锻造用玻璃润滑剂生产,铸造用型芯和壳体材料及涂料等生产工艺突破更是使我们具备了研制更高水平涡扇发动机的技术储备。
                      此外摩擦焊接、热等静压和液相扩散焊等热加工技术分别与整体涡轮转子、整体叶盘结构和大型夹芯结构风扇叶片及对开叶片等新结构同步突破。


                      IP属地:上海12楼2013-03-08 19:22
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                        在上述基础上,目前正在进行研究的工作包括
                        1、双合金整体叶盘结构(单晶叶片和粉末盘)热等静压复合成形技术;
                        2、超纯净高温合金涡轮盘喷射成形技术;铝基复合材料构件喷射成形技术温度;2000--2100K的高效冷却单晶叶片制造技术(包括复杂结构叶片精密铸造技术、抗高温型芯和壳体材料及其精密制备技术及涂料技术、配套的电子束物理气相沉积技术);
                        3、钛合金机匣叶片整体结构件精铸技术;
                        4、高温合金机匣精铸技术;
                        5、铝合金唇口及附件壳体等大型结构件精铸技术;
                        6、大型薄壁高强蜡型和壳型制造技术及涂料技术;
                        7、铸造过程的数值模拟技术;
                        8、粉末高温合金盘件喷射成型盘坯技术;
                        9、特种焊接技术(包括单晶、NiAl、TiAl、C/C复合材料、Ti基复合材料、陶瓷结构件及异种材料构件真空钎焊技术)等。
                        另外最近连续梯度结构新型隔热涂层技术(可将隔热效果提高至100~200℃);涡轮叶片内腔冷却通道循环气相渗工艺、镍铝金属间化合物构件高温防护涂层技术等也在陆续突破。


                        IP属地:上海13楼2013-03-08 19:24
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                          上面罗列一推名词,到底价值是什么呢?举例来讲,我们突破的整体叶盘结构工艺,是美国的先进战斗机(ATF)计划的核心技术,例如F414发动机采用了共5级的整体叶盘。
                          根据美国国防部的高性能涡轮发动机技术(IHPTET)的第3阶段计划,到2020年,战斗机上安装的发动机涡轮都将采用整体叶盘结构。
                          整体叶盘结构的刚性好,平衡精度高。
                          它提高了结构的气动效率,省去了连接用的榫头和榫槽,避免了榫槽损伤等潜在的故障,从而使整台发动机推重比得到显著提高。


                          IP属地:上海14楼2013-03-08 19:25
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                            好贴


                            来自Android客户端15楼2013-03-08 19:25
                            回复
                              步履蹒跚


                              IP属地:广东来自手机贴吧16楼2013-03-08 19:25
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