WS-10A渦扇發(fā)動機(jī)渦輪歷程

1996年，江和甫協(xié)同劉大響院士負(fù)責(zé)組織"九五"國防重大背景的預(yù)研項(xiàng)目--某新型渦扇發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研工作,測繪仿制AL-31F的核心機(jī),組織完成了AL-31F的高壓壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪三大核心部件等比例的測繪仿制的工作.進(jìn)行理論方法、計(jì)算方法和試驗(yàn)方法的探索研究;以突破先進(jìn)部件關(guān)鍵技術(shù)為主，重點(diǎn)圍繞三大高壓部件等比例全尺寸試驗(yàn)件的工程設(shè)計(jì)和試制及試驗(yàn)以及其相關(guān)的強(qiáng)度、控制等系統(tǒng)進(jìn)行綜合應(yīng)用研究,在三大核心部件的測繪仿制中，大膽倡導(dǎo)采用了航空動力許多前沿設(shè)計(jì)技術(shù)成果和大量應(yīng)用新材料、新工藝，從而突破了120余項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1998年末,因?yàn)榻?jīng)重大改進(jìn)的J10戰(zhàn)斗機(jī)順利首飛，以及WS-10"太行"發(fā)動機(jī)研制的不順利，防止WS-10"太行"發(fā)動機(jī)研制失敗后,J10和J11面臨無國產(chǎn)發(fā)動機(jī)可用的可怕局面，所以1998年末,發(fā)動機(jī)總公司在624所召開預(yù)研匯報(bào)會，正式?jīng)Q定開展WS-10A核心機(jī)和驗(yàn)證機(jī)的設(shè)計(jì)研制方案論證工作。作為J10的后續(xù)動力及出口型。上級要求"WS-10A"發(fā)動機(jī)的研制要全面貫徹新的國軍標(biāo)GJB241-87"航空渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)通用規(guī)范和全面貫徹發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大綱。同時(shí)決定將WS-10A的研制分為三個(gè)階段實(shí)施:即三大高壓性能部件研制與核心機(jī)研制、驗(yàn)證機(jī)和原型機(jī)的研制。至此WS-10A正式立項(xiàng)研制，這是我國首次遵循"基礎(chǔ)研究-關(guān)鍵技術(shù)突破-先進(jìn)部件-核心機(jī)-驗(yàn)證機(jī)-型號研制"這一發(fā)展模式所開展的渦扇發(fā)動機(jī)研制工作，因此可以說是具有里程碑式的意義!全面研制工作于1999年初開始.(所以中推于1997年獲準(zhǔn)開展整機(jī)驗(yàn)證機(jī)研制，于1999年因經(jīng)費(fèi)原因被迫中止。其實(shí)為WS-10A讓路下馬,而不是WS10發(fā)動機(jī)或因經(jīng)費(fèi)原因)

WS-10A的研制分為三個(gè)階段實(shí):第一階段:1999年初~2002年末完成完成了三大核心部件的修改、完善以及核心機(jī)的工程設(shè)計(jì)和試制,并進(jìn)行三大高壓部件匹配技術(shù)、亦即核心機(jī)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究，2001年5月核心機(jī)首次試驗(yàn),對核心機(jī)進(jìn)行了大量的地面和高空性能試驗(yàn),對可靠性與耐久性方面的進(jìn)行大量試驗(yàn),大幅度的提高熱端部件壽命, 第二階段:2002年末-2003年第三季度,完成了驗(yàn)證機(jī)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證工作, 第三階段: 2003年國慶節(jié)后~2006年11月為原型機(jī)研制時(shí)期, 原形機(jī)研制經(jīng)過兩個(gè)階段,一是FRET(飛行前鑒定試驗(yàn)階段)，二是QT(定型試驗(yàn)階段). 2004年5月原型機(jī)首次運(yùn)轉(zhuǎn)并開始地面臺架試車,并且加速發(fā)動機(jī)的成熟，延長零部件的壽命，降低生產(chǎn)成本和后勤保障費(fèi)用, 飛行前鑒定試驗(yàn)于2006年11月完成, 于2006年末,在J10上進(jìn)行首飛,定于2009年第二季度完成設(shè)計(jì)定型試驗(yàn)。于2010年第四季度完成生產(chǎn)定型試驗(yàn).

據(jù)美國之音引述美國軍事媒介--戰(zhàn)略專頁和新華報(bào)道，中國空軍已經(jīng)批準(zhǔn)批量生產(chǎn)國產(chǎn)高端戰(zhàn)斗機(jī)引擎WS-10A，這種引擎已經(jīng)安裝在中國新研制的殲11B戰(zhàn)機(jī)上。過去，殲11B戰(zhàn)機(jī)上用的是俄制AL-31F引擎。

風(fēng)扇是采用中推核心機(jī)(驗(yàn)證機(jī))和高推預(yù)研中的風(fēng)扇研究成果設(shè)計(jì)的一種3級整體葉盤結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇。由于運(yùn)用三維計(jì)算流體力學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，風(fēng)扇效率顯著提高，壓比為3.2;采用整體葉盤，消除了燕尾槽和阻尼凸臺等處的應(yīng)力集中，簡化了結(jié)構(gòu)，減少了零件數(shù)，減輕了重量，減少了泄漏,等比例的測繪仿制AL-31F的核心機(jī),同時(shí)大量的融入了中推核心機(jī)及高推計(jì)劃中所取得的技術(shù)成果,強(qiáng)化了可靠性及耐久性, 在測繪仿制AL-31F的高壓壓氣機(jī)的基礎(chǔ)上結(jié)合中推核心機(jī)的高壓壓氣機(jī),將AL-31F的九級高壓壓氣機(jī)改為七級高壓壓氣機(jī)。 加力燃燒室和尾噴管以及大部分發(fā)動機(jī)附件從"太行"發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)方案衍生而來，并改進(jìn)了冷卻技術(shù)和重新設(shè)計(jì)了部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)更簡單，減輕了重量,提高使用壽命壽命、同時(shí)維修性也得到改善，降低了使用和維護(hù)成本,為適應(yīng)J10的機(jī)體，對附件位置、管線和防冰系統(tǒng)作了必要的修改。(其實(shí)"太行"發(fā)動機(jī)的加力燃燒室和尾噴管也采用了AL-31F的部分技術(shù)) ;發(fā)動機(jī)由10個(gè)單元體組成.在研制中，大量的應(yīng)用該所過去的中推核心機(jī)(驗(yàn)證機(jī))以及高推預(yù)研中所取得一系列先進(jìn)技術(shù)成果.

據(jù)美國"戰(zhàn)略之頁"網(wǎng)(strategypage)報(bào)道，中國正在用國產(chǎn)的WS-10A發(fā)動機(jī)換裝殲-10戰(zhàn)機(jī)原先使用的俄制AL-31FN發(fā)動機(jī)。但盡管如此，又訂購了123臺AL-31FN發(fā)動機(jī)。因此，本文認(rèn)為，中國需要解決發(fā)動機(jī)生產(chǎn)中存在一些問題，并可能在未來幾年內(nèi)逐步擺脫對外國的依賴。

文章探討了中國發(fā)動機(jī)不能充分自給的原因，認(rèn)為主要是因?yàn)楫a(chǎn)量跟不上，可靠性問題還未得到充分的解決。中國宣稱，WS-10A優(yōu)于AL-31F;但文章認(rèn)為，中國在這款發(fā)動機(jī)上使用了俄羅斯的技術(shù);而中國表示，他們做出了重大的改進(jìn)。例如，俄制AL-31發(fā)動機(jī)的壽命僅為900小時(shí)，而中國改進(jìn)了設(shè)計(jì)，使WS-10A的壽命達(dá)到了1500小時(shí)。事實(shí)可能確實(shí)如此，中國再下訂單很可能因?yàn)椴痪邆錇樗麄兯行略斓膽?zhàn)機(jī)提供足夠的WS-10A發(fā)動機(jī)的能力。

美媒稱，多年來，中國一直從俄羅斯進(jìn)口兩款發(fā)動機(jī):單價(jià)350萬美元的AL-31和單價(jià)250萬美元的RD-93，后者配備中巴聯(lián)合研制的"梟龍"戰(zhàn)機(jī)。但于此同時(shí)，中國工程人員成功掌握了仿制AL-31的生產(chǎn)技術(shù)。中國的仿制型號為WS-10A，在同一項(xiàng)目中，中國還研發(fā)了WS-13，用以取代RD-93。盡管，中國已經(jīng)能夠制造壽命更長的發(fā)動機(jī)。但他們在發(fā)動機(jī)可靠性方面仍存在問題，這也可能是中國再次訂購AL-31FN的原因。

美媒稱，中國認(rèn)為，在未來五年內(nèi)，它將會在軍用噴氣式發(fā)動機(jī)方面擺脫對俄羅斯的依賴;這就意味著，中國的發(fā)動機(jī)制造商還需要進(jìn)一步的努力。長期以來，中國一直在仿制外國技術(shù)，但也不是總能成功。十年，中國投入大量資金研發(fā)噴氣式發(fā)動機(jī)的制造能力。他們遇到了俄羅斯在發(fā)動機(jī)研發(fā)早期遇到的同樣問題，研發(fā)必要的發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)非常困難，但中國具有一些優(yōu)勢。首先，他們知道俄羅斯出錯的地方，所以可以避免許多這樣的錯誤;其次，中國能夠更好地接觸到西方的制造技術(shù);最后，與前蘇聯(lián)不同，中國能夠在市場經(jīng)濟(jì)條件下發(fā)展發(fā)動機(jī)制造能力;這比計(jì)劃經(jīng)濟(jì)環(huán)境更高效。

美媒稱，正如殲-10的研發(fā)一樣;這一戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)始于1988年，于1996年首飛。最初，殲-10準(zhǔn)備使用俄制發(fā)動機(jī)和以色列的電子設(shè)備。但美國向以色列施壓，迫使其取消了讓中國空軍更加強(qiáng)大的訂單。鑒于此，中國基于俄制裝備研發(fā)了自己的電子設(shè)備;據(jù)悉，至少有三架殲-10已經(jīng)墜毀。

八十年代初期，中國航空研究院606所(中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司沈陽發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研究所)因70年代上馬的殲9、殲13、強(qiáng)6、大型運(yùn)輸機(jī)等項(xiàng)目的紛紛下馬，與之配套的研發(fā)長達(dá)二十年的渦扇六系列發(fā)動機(jī)也因無裝配對象被迫下馬，令人扼腕，而此時(shí)中國在航空動力方面與世界發(fā)達(dá)國家的差距拉到二十年之上。面對中國航空界的嚴(yán)峻局面，國家于八十年代中期決定發(fā)展新一代大推力渦扇發(fā)動機(jī)，這就是渦扇10系列發(fā)動機(jī)。渦扇10(WS-10)工程于1987年10月立項(xiàng)，當(dāng)時(shí)是考慮為殲10配套的發(fā)動機(jī)。以中國當(dāng)時(shí)的技術(shù)，要獨(dú)立自主地研制一種先進(jìn)的高推重比、高推力的渦扇發(fā)動機(jī)應(yīng)是相當(dāng)不容易的。

渦扇10立項(xiàng)后就開始了核心機(jī)的改進(jìn)工作，1987年，開始進(jìn)入驗(yàn)證機(jī)研制階段，1993年完成。1992年10月驗(yàn)證機(jī)在086號飛行臺上開始試驗(yàn)，97年開始型號研制(飛行前試驗(yàn)階段)，考慮將其作為殲11和殲10兩種戰(zhàn)機(jī)的動力，并申請了一架蘇27作為試飛平臺。可以說，這是一個(gè)極具風(fēng)險(xiǎn)的選擇，我國的兩種主力戰(zhàn)斗機(jī)動力的寶都壓在太行發(fā)動機(jī)的身上，一旦失敗，對我國的國防和發(fā)動機(jī)發(fā)展都將造成無法彌補(bǔ)的損失。97年進(jìn)入發(fā)動機(jī)與型號匹配的突擊階段。2000年10月624所高空臺具有了大推力發(fā)動機(jī)的試驗(yàn)?zāi)芰ΓS后開始型號的高空臺試驗(yàn)，型號裝機(jī)首飛是在2001年7月，2002年6月裝單臺太行發(fā)動機(jī)的蘇27試飛臺進(jìn)行了首飛，取得階段性成果，2003年12月裝兩臺WS10A的殲11A首飛，03-04年間WS10A開始試裝殲10戰(zhàn)斗機(jī)。2005年5月11日開始定型持久試車，2005年11月10日通過長久初始壽命試車，05年12月28日完成定型審查考核。WS10A的渦輪前溫度已從原有WS10的1747K提高到1800K，推重比也由原來的7.5提高到8左右，推力也由132KN提高到138KN，達(dá)到了90年代的世界先進(jìn)水平。歷經(jīng)20年研制出來的太行發(fā)動機(jī)，在中國當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境和技術(shù)環(huán)境下是非常不容易的，但是仍然存在可靠性問題，需要不斷改進(jìn)。前幾年太行的重點(diǎn)目標(biāo)是:03年針對重點(diǎn)型號減重開展的"減重年";04年為確保重點(diǎn)型號的定型而進(jìn)行的"排故年";05年為提高和完善設(shè)計(jì)質(zhì)量而開展的"細(xì)節(jié)年";06年為進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量而進(jìn)行的"精化年"。太行的各項(xiàng)性能還在不斷的完善之中，以后還會有進(jìn)一步的提高。

羅爾斯·羅伊斯公司『RR』 遄達(dá) 系列 [民用渦扇發(fā)動機(jī)]遄達(dá) (Trent)

遄達(dá)渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)

牌 號 遄達(dá)

用 途 民用渦扇發(fā)動機(jī)

類 型 渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)

國 家 英國

廠 商 羅爾斯·羅伊斯公司

生產(chǎn)現(xiàn)狀 生產(chǎn)

裝機(jī)對象 遄達(dá)700系列 A330、MD-12。

遄達(dá)800系列 波音777。

遄達(dá)900系列。 空客A380