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中国航空发动机的研制  

2006-02-09 23:26:57|  分类: 二七档案馆 |  标签: |举报 |字号 订阅

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图1

  航空发动机的作用是非常重要的,其性能的好坏直接影响着飞机的飞行性能、可靠性及经济性,因此,它被喻为飞机的“心脏”。由于航空发动机要在高温、高压、高转速和高负荷的环境中长期反复地工作,而且还要求具有重量轻、体积小、推力大、使用安全可靠及经济性好等特点,因此,必须要有很强的设计、加工及制造能力,是一种典型的技术密集型产品。航空发动机研制周期长,技术难度大,耗费资金多,不是每一个国家都可以研制生产的。因此,虽然目前世界上可以研制生产飞机的国家并不少,但具备独立研制航空发动机能力的国家却只有美、俄、英、法、中等少数几个。在某种意义上讲,研制航空发动机的能力是一个国家进入航空强国的重要标志。

  中国航空发动机的研制是在新中国成立后一片空白的基础上发展起来的,从最初的修理、仿制、改进改型到今天可以独立设计制造高性能航空发动机,走过了一条十分艰辛的发展道路。本文对建国后所研制生产的各型涡喷、涡扇发动机做一回顾,使读者能对我国航空发动机的发展有一个较为全面的了解。

  涡 喷 系 列

  涡轮喷气发动机(下称涡喷发动机)因其重量轻、体积小、运转平稳、高空性能好及技术相对简单、制造容易的特点,各项性能远远超过活塞式发动机。随着世界航空技术的发展,从50年代后,涡喷发动机就开始逐步替代活塞式发动机,成为当时战斗机的主要动力装置。中国的涡喷发动机也是在50年代中期开始研制的,结构上经历了由离心式到轴流式、由单转子到双转子、从仿制改型到完全独立研制的过程。目前已形成了一个较为完善的涡喷发动机系列,满足了各型作战飞机的装备需要。

  一、涡喷5发动机

  它是我国根据前苏联BK-1φ发动机的技术资料仿制的第一种涡喷发动机,是我国“一五”计划中最重要的一项航空项目。由于当时的航空工业基础薄弱,该发动机的研制过程非常艰难。研制单位是由原沈阳航空发动修理厂改扩的沈阳航空发动机厂,要求在1957年国庆节前将涡喷5发动机研制成功,具备批量生产能力。涡喷5是一种离心式、单转子、带加力式航空发动机,单台最大推力25.5千牛,加力推力为32.5千牛,重量为980千克,主要用于国产歼-5战斗机。

  涡喷5发动机大量使用了高强度材料和耐高温合金,加上喷管的加工工艺要求精度高,叶片型面复杂,加力燃烧室薄壁焊接等多项先进制造技术,对我国当时的制造能力是一个考验。经过各方面的通力合作及努力,首批涡喷5发动机在1956年6月通过鉴定,开始投入批量生产,比原计划提前了近一年多,为国产歼-5战斗机的顺利投产起到了十分关键的作用。涡喷5发动机的研制成功,标志着中国航空发动机工业已从制造活塞式发动机发展到了喷气式发动机的时代,成为了当时世界上为数不多的几个可以批量生产喷气式发动机的国家之一。

  图2:随着国产轰5轰炸机的研制成功,对涡喷5发动机的需求量迅速增加,沈阳航空发动机厂的生产能力已经不能满足部队装备的需要,中央决定西安航空发动机厂也同时生产涡喷5甲发动机



图2

  涡喷5研制成功后,我国又开始对其进行改进。1957年研制成功BK-1A发动机,其68%的零部件与涡喷5发动机通用,被命名为涡喷5甲发动机,主要用于引进的前苏联伊尔-28轰炸机的动力装置。两年后,我国又试制成功PⅡ-45发动机,作为米格-15战斗机的动力装置。1963年,随着国产轰-5轰炸机的研制成功,对涡喷5发动机的需求量迅速增加,沈阳航空发动机厂的生产能力已不能满足部队装备的需要,中央决定西安航空发动机厂也同时生产涡喷5甲发动机。随后几年,西安航空发动机厂又陆续研制成涡喷5丁、涡喷5乙和涡喷5丙三种改型,分别用于歼教-5教练机、米格-15比斯及米格-17战斗机上,满足了当时我国海空军装备各型歼-5系列飞机的需求。

  二、喷发1A发动机

  在第一台涡喷5发动机试制成功后,我国即开始了自行研制喷气发动机的尝试。参照涡喷5发动机的研制经验,我国试制一种推力为15.7千牛的小推力发动机,拟用作我国第一架自行设计制造的歼教-1飞机的动力装置,并通过实际的设计及制造过程达到培养技术人员及积累经验、提高设计的目的。

  喷发1A的研制工作从1957年7月全面展开,用了不到半年的时间就装配出了第一台样机。经过20多个小时的试车考核后,性能基本达到了设计指标。1958年7月装在歼教-1飞机上进行了升空试飞,获得了圆满成功,证明其设计是成功的。后来由于部队的训练体制发生了变化,取消了歼教-1飞机的研制工作,喷发1A发动机的研制工作也随告中止。

  喷发1A虽没有投入最后的生产,但它却是我国向自行研制喷气式发动机迈出的成功一步,对后来喷气发动机的研制生产具有重要的意义
三、涡喷6发动机

  它是我国根据前苏联提供的PⅡ-9B型发动机技术资料制造的一种加力式涡喷发动机,主要用于装备国产歼-6战斗机及稍后研制的强-5强击机。同涡喷5发动机相比,涡喷6在性能上有了很大的提高,由亚音速发展到了超音速,压气机的结构也从离心式发展为轴流式,其最大推力为25.5千牛,加力推力为31.8千牛,虽与涡喷5相差不大,但重量却减轻了23%,只有708千克,直径也缩短了48%,大大减少了飞机的迎风面积,适合歼-6超音速飞行。涡喷6发动机由沈阳航空发动机厂于1958年开始试制和生产。由于涡喷6比涡喷5全机的零部件数量增加了46%,特别是轴流式发动机的叶片和管子多,原有涡喷5发动机的生产线无法满足试制和生产的需要。因此,沈阳航空发动机厂对全厂的生产设备进行了大规模的技术改造,以保证涡喷6发动机的试制生产工作能顺利进行。

  1958年7月,正是涡喷6即将进入正式研制的关键时刻。由于受到当时“大跃进”运动的影响,有人对涡喷6的研制提出了“快速试制”的脱离客观实际的口号,要用最短的时间研制成功。因此,涡喷6发动机出现了一系列的质量问题,加工质量不高,一些合理的技术管理制度也被取消,特别是质量检验方面更是形同虚设,使发动机的产品质量根本无法保证。这也为日后涡喷6出现大批量的质量事故埋下了伏笔。

  涡喷6第一台发动机虽早在1958年就已组装完成,但试车发现所有技术性能指标均无法达到设计要求,经过工厂组织技术人员进行攻关,到1959年3月才通过鉴定试车,年底即生产了60台交付使用。但在设计生产过程中所出现的种种问题并没有得到彻底解决,所交付的60台发动机在使用中不断暴露出严重的质量问题,前后陆续返厂维修,直到1961年初,也没有生产出一台完全符合要求的涡喷6发动机。

  涡喷6不断出现的质量问题严重影响了部队歼-6飞机的飞行训练,当时全军的歼-6飞机几乎全部停飞。1960年,中央军委决定对沈阳航空发动机厂进行全面质量整顿,并对涡喷6发动机进行重新试制。经过对制造工艺、检验规章的改进完善,试制工作得以顺利进行。到1961年10月,重新试制的涡喷6发动机通过了全寿命试车考核,达到了所提出的全部性能要求,随即转入批量生产,当年即交付了72台,保证了歼-6飞机作战的要求。1965年,我国强-5强击机研制开始,对原有涡喷6发动机的需求量也有了较大的增加。由于沈阳航空发动机厂无法同时满足这两种飞机的需求量,成都航空发动机厂也开始生产涡喷6发动机。成都航空发动机厂的试制工作在1962年3月开始,1963年1月开始批量生产。

  沈阳、成都两个生产厂家生产的大量涡喷6发动机不仅满足了国内大量歼-6和强-5的配套需要,同时还有一定数量用于援外出口,满足国外用户的需要。

  由于涡喷6发动机是依据前苏联提供的发动机资料仿制的产品,因此前苏联发动机所存在的一些缺陷也同时存在,最主要的是翻修时间过短,只有100小时,这对生产厂家和部队使用来说都感到较为紧张。由于发动机的翻修时间过短,部队不能进行过多的飞行训练,而生产厂家的生产、维修能力又有限,因此,这是一个急需解决的问题。1965年,我国采用41项技术改进措施的涡喷6通过试车考核,发动机的翻修时间增加到了200小时。但在改进设计时对发动机的涡轮盘、火焰筒等技术问题并没有真正吃透,在后来的使用过程中再次出现了重大的质量问题,发生了多起歼-6飞机的一等事故。发动机的翻修寿命又下降到了100小时。1970年,沈阳航空发动机厂对第一次延寿时所出现的一系列问题重新进行了技术攻关,重点解决涡轮盘和火焰筒两个部件所产生的问题,通过采用合气膜气焰筒、浮动式防热屏等20多项改进,彻底解决了使用中所出现的各种问题。1973年开始生产的涡喷6发动机的翻修寿命全部达到了200小时的设计要求。

  在涡喷6的研制过程中,我国一些新飞机的研制计划也已开始,而涡喷6发动机仍是当时唯一可作为新机动力装置的发动机,由于其性能不能满足新机的要求,因此从1962年开始对涡喷6发动机进行改进改型。其中最主要的是沈阳航空发动机厂研制的涡喷6甲和成都航空发动机厂研制的涡喷6A/B三种改型。

  涡喷6甲是为了满足强-5强击机的使用而在涡喷6的基础上进行的一种改型。由于强击机的作战与歼击机不同,一般实施低空和超低空突防攻击,随后由中高空退出战斗返航,且载弹量较大,要求发动机具有推力大、起飞爬升时加速性好、推力稳定的特点。因此,强-5原来所装备的涡喷6发动机并不适宜,必须对其进行改进。1964年底,沈阳航空发动机厂开始了涡喷6发动机的改型工作,首先采取增加涡轮前温度、重新设计Ⅰ级压缩机叶片等措施,使发动机的加力推力提高到了36.8千牛,强-5的爬升性能有了明显的改善,载弹量也有了一定的提高。这种改型被命名为涡喷6甲发动机,1966年通过了长期试车和试飞考核,基本达到设计要求。但在试飞考核中发现发动机的抗喘振能力下降,推力变得不稳定,发动机的稳定工作范围缩小,对飞机的机动飞行性能产生了不利的影响。针对这一情况,沈阳航空发动机厂的技术人员通过在21级叶片前加装零级可调叶片解决了这个问题,后经飞行试验,暴露出的问题全部得到解决。1979年,涡喷6甲发动机正式作为强-5Ⅰ型飞机的标准动力装置,1983年通过国家鉴定,投入批量生产。

  1984年底,沈阳航空发动机公司(由原沈阳航空发动机厂和沈阳航空发动机研究所合并而成)将北京航空航天大学研究生高歌发明的沙丘驻涡稳定性理论应用在涡喷6甲发动机的加力燃烧室火焰稳定器上,起到了加力接通可靠、燃烧稳定的效果,特别是对飞行有致命危害的振荡燃烧现象被彻底消除,还使发动机的推力增加了2%,耗油率下降了1.5%,发动机的整体性能有了很大的提高。采用这些措施改进的涡喷6甲发动机被广泛应用在歼-6及强-5的各种改进型号上,对提高飞机的作战飞行性能产生了较为显著的效果。

  成都发动机厂进行的两种改型是涡喷6A、涡喷6B,其目标是为两种新机的研制提供配套动力。涡喷6A用于强-5鱼雷机的配套,1969年4月研制成功,发动机的最大推力提高到了35.3千牛,其它性能与涡喷6甲基本相同。涡喷6B则是为歼-12飞机研制的配套动力,1970年完成改型工作,发动机的加力推力比涡喷6甲提高了6.9千牛,成为涡喷6系列中推力最大的一个型号。此两型发动机均已通过了各种地面试车并开始了多次装机试飞,测试结果表明各项性能稳定可靠,具备了批量生产的能力。只是后来由于强-5鱼雷机和歼-12飞机的研制计划被取消,这两种改型发动机也同时中止了后续发展。

  涡喷6系列发动机是我国生产数量最多的一型航空发动机,估计总数在7000台左右(包括国内使用及外销),作为我国生产数量达数千架的歼-6飞机的动力装置,为我国海空军建设作出了不可磨灭的贡献。

  四、涡喷7发动机

  涡喷7的研制可说对我国的航空发动机工业具有重要的意义,使我国的航空发动机实现了从单转子向双转子的跨越,在一定程度上缩短了与世界水平的差距,并为日后我国发动机的改进改型及自行研制新型航空发动机奠定了基础。

  涡喷7发动机是按前苏联提供的P-Ⅱ-300发动机的技术资料制造的,主要用于当时研制的二倍音速歼-7飞机。涡喷7发动机性能较涡喷6有了很大的提高,其最大推力为38.2千牛,加力推力达55.9千牛,分别比涡喷6提高了50%和77%,并且为轴流式双转子结构,带有6级低压气机和二级涡轮组成高压和低压两个转子。火焰筒采用气膜冷却式,加力燃烧室也作了改进,消除了涡喷6发动机高空加力点火不稳定的缺点。尾喷口的调节由自动装置控制,材料上使用了较多的新材料,像压气机和涡轮叶片分别采用了不锈钢和高温合金,无论在性能还是在结构上,涡喷7都较涡喷6复杂,对制造工艺的要求也更加严格。
图3:涡喷7甲发动机

  1965年,涡喷7的研制工作全面展开,由于前期准备工作充足完备,试制工作进展顺利,同年10月第一台发动机即装配完成,经过1年多的试车,所有性能均符合要求,1966年12月通过技术鉴定,开始批量生产。

  60年代末,由于国家三线建设及沈阳航空发动机厂的生产任务过于繁重,国家决定涡喷7发动机转由贵州航空发动机厂生产。贵州航空发动机厂于1965年开始建设,1968年在没有完全建成的条件下就开始了第一台涡喷7的试制工作,1969年完成,1970年通过了全寿命试车考核,具备了批量生产的能力。由于当时技术生产条件所限,涡喷7在设计及制造过程中存在着许多不足之处,在装机使用中多次出现Ⅰ级压气机叶片颤振折断等多种故障,严重威胁歼-7飞机的飞行安全。通过贵州航空发动机厂技术人员进行攻关并采取多达25项改进措施,到1979年所出现的多种问题均得以解决,大大提高了涡喷7发动机的性能及质量水平,为后来的改进改型成功发挥了重要作用。

  涡喷7甲是涡喷7发动机的第一种改型,作为我国自行研制的歼-8飞机的动力装置的需求而研制。它是在涡喷7的基础上成功运用预先研究的多项技术成果,成功地实现了从单纯仿制生产到自行设计改型的转变
1964年,我国自行研制的第一种高空高速歼击机歼-8开始了方案论证,为了突出高空、高速性能及提高爬升率、增加航程的目的,必须要推力大、耗油率低的动力装置来保证。为此提出了两种方案供选择:一种是全新设计一种12吨级发动机;另一种采用双发设计,使用2台改进的涡喷7发动机。由于全新设计大推力发动机的周期太长,研制风险过大,无法满足歼-8飞机的研制进度。而采用两台涡喷7的改进型则是最为现实的办法。不过要提高原涡喷7发动机的推力,必须通过提高涡轮前温度的办法来解决。但如何解决提高温度后涡轮叶片的强度及承受能力下降的问题是涡喷7甲研制的关键。

  1965年5月,涡喷7甲发动机的研制工作正式启动,首先要解决的就是涡轮叶片温度升高后性能下降这只“拦路虎”。最后决定把发动机涡轮叶片由实心改为空心,引入低压冷空气对叶片进行强制冷却,从而增强了叶片的抗高温能力,以达到提高涡轮前温度的目的。该项技术当时在国内还处于研究阶段,国外也只有很少几个国家刚刚进入实用阶段。如何保质、保量地完成研制工作,对于当时的我国材料、工艺及制造能力都是一个严峻的考验。经过国内多家研究单位及相关行业的努力及密切合作,1966年1月,第一台空心涡轮叶片生产完成,2个月后,第一台装有空心叶片的涡喷7甲发动机装配完成,4月开始了地面试车,发动机的各项设计指标全部一次达标。发动机的最大推力较涡喷7提高28%,耗油率则下降了13%,完全可以满足歼-8飞机所要求的飞行性能要求。但是,在第一台涡喷7甲试制成功后,由于受到当时“文化大革命”的影响,后续的研制工作曾一度中止,直到1981年2月才陆续完成地面调试、高空模拟试车及全部的性能试飞试验,最终于1982年6月投入批量生产。

  涡喷7甲发动机的研制,使我国第一次走完了从设计、试制、零部件加工及整机地面调试、高空模拟实验到最后试飞定型的全过程,证明了我们是有能力在航空发动机这一高技术领域内有所作为的。

  图4:歼-8飞机上使用的是2台国产涡喷7甲发动机,但是其耗油率大,推力小,使歼-8飞机的航程及机动性受到很大影响。



图4

  涡喷7乙则是由贵州航空发动机厂在涡喷7甲发动机的基础上研制的另一种改型,两者的主要区别在于加力燃烧室的长度及结构有所不同。由于涡喷7甲发动机存在着涡轮叶片裂纹和铸造成品率较低,以至于加力燃烧室的温度过高,导致存在“烧”后机身的问题。贵州航空发动机厂通过提高涡轮叶片的强度和铸造成品率,加力燃烧室增加了三段隔离屏,使壁温下降了100度,成功的解决了原涡喷7甲所存在的所有问题。1978年底,首台涡喷7乙发动机通过鉴定试车,其加力推力比涡喷7提高了6%,耗油率下降了2%。根据空军及歼-7飞机出口的要求,贵州航空发动机厂又在1979年对涡喷7乙发动机进行了进一步的改进,主要是提高发动机的翻修时间、使用寿命及可靠性。通过采用十多项技术改进措施,使涡喷7乙发动机的翻修时间由原100小时增加到250小时,可靠性也有了较大的提高,这种改进型最后被称为涡喷7乙B型,1981年7月完成全部试验工作,1982年开始批量生产,用于歼-7M飞机的配套动力。

  五、涡喷8发动机

  这是我国为轰-6轰炸机研制生产的一种大推力喷气式发动机,也是按前苏联所提供的PⅡ-3M发动机技术资料于1958年开始研制的,是当时我国研制生产的推力最大的一型发动机,也是50年代末世界上比较先进的一种喷气式发动机。涡喷8发动机的最大推力为93千牛,重量为3100千克,直径1.4米。这种大型发动机的研制生产体现了一个国家的综合国力和工业基础水平。



图5:涡喷8发动机

  1958年,国产轰-6轰炸机的研制工作开始,为配合轰-6研制工作的顺利进行,哈尔滨、沈阳和西安三家航空发动机厂联合研制涡喷8发动机。但由于航空工业缩短战线,涡喷8的研制工作曾一度停止,直到1963年才恢复,此时,研制工作已由西安航空发动机厂一家独立完成。沈阳、哈尔滨两家航空发动机厂给予西安航空发动机厂极大的帮助及技术、物质上的支援,从而保证了发动机的研制进度。1963年底,发动机的零部件加工制造工作开始,1965年下半年研制工作全面展开。经过近两年的试制,1967年1月,第一台涡喷8发动机通过了国家的鉴定试车,结果各项性能全部符合设计要求,转入了批量生产。涡喷8发动机的研制成功,使轰-6轰炸机的试制工作也进展得十分顺利。如今,装备有涡喷8发动机的轰-6及各种改型仍是我海空军重要的远程打击力量。

  涡喷8虽然研制成功,但其所需要的原材料、毛坯料及各种成品附件繁多,1967年时仍有50%的材料不能在国内生产,对该发动机的试制生产工作都产生了不利的影响。为早日实现完全国产化,经过全国多个相关单位的共同努力,到1971年,涡喷8的各种生产原材料均可立足国内,基本上实现了国产化。

  图6:90年代后改型的轰油-6加油机上虽然同样使用的是涡喷8发动机,但在可靠性、可维修性及使用寿命上都有了很大的改观。



图6

  在涡喷8研制成功后,西安航空发动机厂又开始对其进行延寿改进工作。原来涡喷8发动机的翻修间隔只有300小时,经过提高发动机的制造工艺和产品质量,到1974年第一次翻修时间已提高到了500小时,1979年更是提高到了600小时,进入80年代后,随着一些新技术的采用,则一步提高到了800小时,80年代末期更达近1000小时,是原来的3倍多。80年代后期,为满足轰-6各种改型机的需求,西安发动机厂开始研制涡喷8的加大推力型,通过采取提高涡轮前温度及压气机结构等措施,使发动机的最大推力提高到了98千牛,还进一步提高了发动机的可靠性及安全性。改进后的涡喷8发动机于1993年开始批量生产,装备在轰-6的各种改进型上。

  六、涡喷13发动机

  进入80年代后,我国的航空发动机研制能力已具备了一定的实力,并且通过长期对涡喷7发动机的仿制、改进改型,对涡喷发动机的技术性能已掌握得较为成熟。而这个时期也是我国新型歼-8Ⅱ和歼-7Ⅲ飞机研制的关键时刻。由于飞机性能要求的提高,现有的各型涡喷发动机(即使是较先进的涡喷7系列也无法作到)都无法满足其需要,必须要有一种新的发动机作为这两种飞机的动力装置。因此,最终决定在涡喷7发动机的基础上研制性能上(特别是稳定性、可靠性)进一步提高的发动机,并命名为涡喷13。

  与涡喷7相比,涡喷13发动机在性能上有了很大的提高。结构上主要是对发动机的压气机进行了大幅度改进,发动机的喘振裕度明显提高,低压转子加了轴间轴承,振动小,压气机转子盘和叶片大量使用了钛合金,既减轻了重量又提高了叶片的工作强度。此外,还增加了较为先进的发动机控制装置,提高了发动机的控制性能,使其可靠性、稳定性都有了较大的提高。发动机的推力也提高到了43.1千牛,加力推力则达到了64.7千牛,分别比涡喷7提高了50%和15%,发动机的翻修间隔也达到了350小时。

  涡喷13发动机的研制工作从1978年开始全面展开,1980年,首批3台发动机开始进行调试试车,到1984年先后完成了可靠性试车、高空台模拟试车、露天台性能试车及长期试车考核,测试结果表明各方面性能均达到了设计要求,1985年开始装机试飞,满足了歼-8Ⅱ飞机的研制进度。
七、“昆仑”发动机

80年代中期,我国航空发动机的研制能力已有了长足进步,可以生产出一大批性能较为先进的涡喷发动机来满足空军部队的作战要求。但这些发动机基本上都是在前苏联发动机基础上的改进、改型,并没有走出前苏联发动机的“框子”,客观地说并不完全是自己的产品,整体技术水平仍处于20世纪60到70年代的水平。这不仅制约了我国航空发动机制造工业的发展,同时还严重影响到我国军用战机的性能。因此,能否为国产战机装上中国自己研制的强劲“心脏”,是解决中国战机所面临的各种问题的关键所在,对我国今后航空发动机及军用战机的研制都具有极其重要的意义。

“昆仑”发动机就是在这种背景下开始研制的。它是我国第一种完全自行设计、研制的国产涡喷发动机,具有完全的“自主知识产权”,其所使用的技术、材料、工艺等完全立足国内。“昆仑”发动机的研制有几分偶然因素在内,最终能有今天的这个结果是非常不易的。1983年,随着涡扇6的中止研制,研制单位606所的设计人员已无型号可作,设计队伍日见涣散。为了这支宝贵的设计队伍不致于彻底垮掉,1984年,上级为该所下达了研制“昆仑”发动机验证机的任务,606所又恢复了原有的生气,仅用2年零8个月就完成了样机。1987年正式立项,开始进入原型机的研制阶段。而此时恰逢我国颁布了全新的国军标GJB241-87“航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范”,上级要求“昆仑”发动机的研制要全面贯彻新的国军标。由于国军标是以美国的军标为基础编制的,与以前我国所按的前苏联军标有着很大的不同,因此此前所有对发动机的设计试验标准全部都得推倒重来。这使“昆仑”发动机研制进度大大拖慢,最后经历了长达18年的时间才在2002年设计定型。但从今天看来,当年贯彻国军标转移是极为正确、极富远见的,它不仅提高了我国研制航空发动机的能力与水平,还解决了我国航空发动机长期以来所存在的可靠性低、可维护性差、使用寿命短的缺陷。“昆仑”发动机之所以用了近18年的时间才完成研制工作,主要是由于国军标的要求十分苛刻,要全面贯彻起来就当时的国内基础并不具备条件,另一个原因是我们缺少一些必须的实验设备,因此,要在原定的时间内完成研制计划是很困难的。

图9:具有自主知识产权的“昆仑”2发动机,他是我国第一种按照军标标准完成全部实验项目的高性能发动机




“昆仑”发动机的地面试车过程中曾先后出现过高压涡轮叶片折断、高压压气机和低压压气机叶片断裂、发动机管路渗漏油、空中润滑油消耗量过大、舱壁温度过高等问题,而在装机试飞中又出现了部分加力脉冲、加力点火成功率低、高空大速度喘振停车、高空小速度切断加力停车等各种重大技术问题。公司技术人员经过近一年多的努力,所有出现的技术问题都最终得到了圆满的解决,研制工作也顺利进入了最后阶段,完成了所有试验任务,最后在2001年12月通过了国家测试,达到设计定型标准。

“昆仑”发动机为双转子带加力式涡喷发动机,采用了带气动变化喷嘴的环形燃烧、复合气冷定向凝固无余量精铸涡轮叶片、数字式防喘控制系统及气膜冷却等多种先进技术,技术性能上达到了一个很高的水平。发动机长4.635米,直径882毫米,重1010千克,最大推力49千牛,加力推力69.6千牛,推重比6.4,加力推力耗油率0.20千克/牛·小时,最大推力耗油率0.098千克/牛·小时,翻修时间达到了850小时,总寿命达到1500小时,总体达到了世界80年代中期的技术水平。

后来,我国又先后推出“昆仑”Ⅰ、“昆仑”Ⅱ型发动机。Ⅰ型是原型1号机的改型机,主要是对外部机匣、附件等外部部件进行了适应性改造,以提高其装配性能。“昆仑”Ⅱ型则是加大推力型,它是在“昆仑”发动机的基础上,以不损害发动机的工作可靠性、耐久性和安全工作裕度的前提下,通过采用先进技术来增大发动机的空气流量、提高部件的工作效率、减少漏气及流体损失,并且进一步降低了耗油率,机体部件上提高了钛合金的使用,减轻了发动机的重量,提高了发动机的推重比,提高了性能。“昆仑”Ⅱ型发动机的外形尺寸与原型一样,但最大推力和加力推力分别提高到了53.9千牛和76.4千牛,最大推力和加力推力时的耗油率则下降到0.093千克/牛·小时和0.18千克/牛·小时,推重比为7,是目前我国最先进的涡喷发动机。由于“昆仑”Ⅱ型发动机的安装方式和外形尺寸与我国大量在役的涡喷7、涡喷13系列发动机基本相同,具有很好的互换性,因此可以很方便地安装到现役各型歼-7、歼-8飞机上,从而使这两种飞机的性能有了一个跨越式的提高,极大地提高了我海空军航空兵的空中作战能力。■
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