涡扇9发动机 :国产飞机发动机

更新时间:2023-08-15 18:28

涡扇9(WS9)发动机(Spey MK202)是双定子和转子小涵道比涡轮风扇发动机,曾装在F-4K和F-4M鬼怪式飞机上,是第一代军用涡轮风扇发动机。在标准大气压条件下,最大工作状态,内、外涵道流量比为0.62。

用途

不加力的涡轮风扇发动机是高亚声速旅客机和战略运输机的理想动力;带加力的涡轮风扇发动机则适用于超声速军用飞机

特点

燃气发生器出口的燃气在低压涡轮中进一步膨胀做功,用于带动外涵风扇,使外涵道气流的喷射速度增大,剩下的可用能量继续在喷管中转变为高速排气的动能。内、外两股气流可分别排出,也可混合后一起排出。在燃气发生器相同的情况下,涡轮风扇发动机的空气流量大、排气速度低,所以推进效率高、耗油率低、噪音低、飞机航程远。

涡轮风扇发动机有多达三个定子和转子的。正在研究一种超声速通流涡扇发动机,其压缩系统为超声速通流级,即进口和出口轴向气流速度均为超声速级。这种超声速通流级的风扇或压气机的级压比可达2.5~3.5。超声速通流涡轮风扇发动机可使涡扇发动机的适用飞行马赫提高到5。

结构特点

涡扇9发动机主要结构特点有:

(1)进气机匣及19个进口导流叶片是整体式不锈钢焊接件;

(2)高压压气机进口有1级可调导流叶片;

(3)压气机静子叶片采用T形榫头和环型榫槽;

(4)高、低压定子和转子联接均采用尾旋套齿联轴器

(5)高、低压转子的后支点为弹性支承

(6)燃烧室采用直接点火方式,两个高能点火器分别装在4号和8号火焰筒内;

(7)加力燃烧室采用催化点火方式;

(8)内、外涵道混合排气;

(9)排气装置采用引射式超声速尾喷管;

(10)静子承力系统为内、外混合传力,发动机采用DQ-23燃气涡轮起动机起动。

组成

涡扇9发动机由双转子轴流式压气机、环管形燃烧室、双转子涡轮、加力燃烧室与可调喷管、外涵道等部件组成。另外,还有燃油系统、滑油系统、起动系统、状态操纵系统等主要系统和带恒速传动装置的附件传动系统。

压气机共有17级,其中风扇(即低压压气机)5级,高压压气机12级;涡轮共4级,高、低压各两级。风扇转子用中介轴和联轴器与低压涡轮转子联接,组成发动机低压转子,支承在4个支点上。高压压气机转子用联轴器与高压涡轮转子联接,组成发动机高压转子,支承在3个支点上。

简介

歼轰-7系列的发动机

凝聚着中原地区几代航空人心血与汗水的“秦岭”发动机通过生产定型,标志着我国航空发动机研制跨入一个新的阶段。它的军用代号是涡扇9。配套飞机是歼轰7和歼轰7A。

技术成熟 性能可靠

秦岭”MK220涡轮风扇发动机在保持WS-9发动机外廓尺寸和附件布局基本不变的情况下,在继承国内成熟技术的基础上,通过运用大量成熟的先进技术和多项预研成果,从增加发动机涡轮前温度和减轻结构重量两个方面对WS-9(斯贝MK202)原型机进行现代化改进,大幅度提高了发动机的技术性能,达到了M53P2发动机的技术水平。“秦岭”MK220发动机从1994年开始进行原型机研制到2005年通过设计定型审查,历经12个春秋。

技术参数

最大加力推力(daN) 9800

中间推力(daN) 6370

加力耗油率(kg/daN/h)  2.02

耗油率(kg/daN/h)  0.67

推重比  6.55

空气流量(kg/s)  96.9

涵道比  0.62

总增压比  21.5

涡轮进口温度(K) 1550

最大直径(mm)  1095

长度(mm)  5211

质量(kg)  1527

研发过程

研制一架战斗机一般需要15年,可研制一台战机“心脏”却至少要用20年。2000年,叶新农受命领衔我国首台国产化涡轮风扇发动机秦岭”的相关研制工作。2001年3月,发动机国产化研制进入150小时极限负荷耐久考核的攻坚阶段。只有顺利通过,航空工艺水平满足设计要求,发动机研制才算具备了工业基础。

然而,第一次关键试验,就让研制工作栽了跟头。试车最后阶段,几近成功之时,叶片却发生断裂、试验被迫停顿。围绕查问题,军厂双方不知开了多少会,争论不休。为摸清原因,叶新农拿着外文资料,现场消化引进机故障、整改措施和设计更改,从零件模具到成品零件,他把每一条管道、每一组数据与引进资料逐一比对,发现了叶片排气边圆角偏小,继续排查,又发现了叶片因碰伤导致应力集中而断裂。正当厂方人员称赞其细致的工作态度时,他却开出一连串“药方”:加强工艺制造标准,增加探伤检查,严格控制零件检验周转,开发专用工艺装备检查局部变形……一个小小叶片,却让叶新农引发了一次航空工艺的技术变革。

军代表职责是质量监督,是铁面无私的。

可叶新农工作中却处处流溢真情,他感悟:“即使一个叶片都是有灵性的,带着情感去了解它们,才能把好质量关。”

一座时钟要走得准,必须每一秒都精确。叶新农坚持的,就是这样一种质量理念。

2005年,一次交付试车中,发动机滑油泵发生抱轴断裂,且故障间断出现,无论军厂双方怎么检查验证,都没有找到真正原因。无奈之下,叶新农拿来引进原件查究竟。这才搞清国外零件是“捆绑加工”,将5个零件固定起来进行同轴加工,保证零件间的公差配合和精度。这一比,比出了工艺水平的差距,“零件也需要像人一样配合默契”的道理让叶新农每逢验收时,总是先像了解孩子般去熟悉零件,把零件之间的配套关系图放于身旁,掌握其灵性,先后解决了工艺生产中的23项问题。

几年来,他陆续推动工厂出台了《发动机装配技术质量问题处理程序》、《作业现场定置管理规定》、《小零件管理制度》等规范,促使工厂管理水平显著提升。一年内,他先后组织了120余项技术质量攻关、70余项技术改进,改进精锻模具15项,大幅提升了发动机零部件合格率,解决了一系列国产化进程中的难题。

在叶新农的心中,“为战友生命负责”从来不是一句空话。

对他而言,亲情的概念也包含着千里之外的飞行员兄弟,

他常说:“我们多一份辛苦,部队的亲人就少一份危险。”

2006年初,部队一批飞机耗油率偏高,影响飞机性能发挥。若不改进,就等于把包袱甩给了部队。叶新农毅然表态,“耗油率不解决,飞机作战半径就得打折扣,再大的风险也得担!”他联合厂方成立调查攻关小组,连续数十天统计分析了100多台发动机试验数据,并参照引进机技术状态,逐一检查高油耗的原因。在验证改进措施的攻坚阶段,他蹲守在巨大轰鸣的试车现场,为分辨试车中的细微变化,他冒着震破鼓膜的危险,坚持不戴耳套查听异响。无数个日夜分析、无数次加班试验,3个月后,“油老虎”在叶新农面前,选择了退却。

为减轻部队维护负担,叶新农总是温情关注部队的想法。

他反复向军代表强调:“要多熟悉部队、了解部队,多为部队提出实在管用的措施解难题。”

发动机寿命管理和维护,几十年来一直是部队头痛的两大难题。为解决这个行业难题,叶新农毅然报考了西北工业大学航空发动机专业博士。他参考国外发动机维修方法,开始了“发动机单元体维修和寿命控制”的课题研究,并摸索出一套发动机判寿、维修规律,并首创国内第一套“发动机寿命管理评判准则”,每年至少为部队节省修理费300万元。

2006年至2007年,叶新农跑遍了中国人民解放军海军航空兵部队,把发动机故障、部队保障能力、维修需求一一记录,广泛收集外军保障新手段,展开了“发动机简易外场试车系统”的课题研究。2008年6月,简易试车系统第一次成功实施了发动机外场试车,极大提高了外场维修效率。接着,他又主动承担并研发了发动机循环参数记录仪,自动记录发动机寿命消耗过程数据,使用部队要求将其列为必备配件。还有发动机综合检测仪,运用工控机和数字检测技术,实现了发动机的自动、高效全面检测,受到部队一致好评。

2007年12月, “秦岭”发动机正式通过生产定型、冲啸海天。温文尔雅的叶新农却当着所有人的面,痛痛快快哭了一场,哭得那么投入。19年的青春,已将“秦岭”这个名字融进他的生命、镌刻在他的心里。他用19年的青春,诠释出当代军人核心价值观的深刻内涵。

成就

国产航空发动机的重大突破

“秦岭”发动机由中国航空工业第一集团公司西安航空发动机(集团)公司主承制。它的生产定型是对研制企业生产过程、工艺流程、质量管理、基础管理及批生产能力的一次大检阅,是我国航空发动机生产史上一次重大突破,必将为提高企业的核心竞争力,促进企业持续稳定发展创造更加有利的条件。“秦岭”发动机为中国“飞豹”战机装备了一颗强健的“中国心”,并成为国内批量装备部队的较大推力涡轮风扇发动机,对于提高我军的装备水平、促进航空发动机产业发展具有重大的推动作用。

为航空发动机的研制积累了宝贵经验

秦岭发动机研制是国家重点科研项目。在研制过程中,党和国家领导高度重视,各有关部门通力合作、全力支持,面对繁重的生产科研任务,各参研单位以振兴航空为己任,密切协作,不断探索,勇于实践,超常拼搏,稳扎稳打抓产品质量,群策群力促任务完成,管理措施落实到位,生产系统全面提速,大力加强技术创新,不断探索新工艺、新方法,按照研制要求进行工装设计制造,突破了一系列技术难题。各参研单位积极进行管理创新,调整生产布局,进行大规模技术改造,极大地改善了“秦岭发动机的生产条件,保证了秦岭发动机研制工作的开展,为我国航空发动机的研制积累了宝贵经验。

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