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涡扇-10/涡扇-10A发动机

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“太行”发动机是我国自行研制的大推力、加力式涡轮风扇发动机作为第三代主战机种的动力,肩负着解决我国航空动力长期受制于人的艰巨任务,是航空工业打基础、上水平的重点项目。“太行”发动机从验证机研制开始走过了18年的研制历程,一航动力所广大科研人员按照型号规范要求,进行了系统、大量、复杂的设计工作。

20世纪90年代初,一航动力所在前期预研的基础上开始设计“太行”发动机风扇、加力燃烧室、低压涡轮等部件,完成了发动机气动设计,各部分性能远远超出了自行研制的涡扇6发动机,有的达到国际当代先进水平,设计和研制技术实现了一次巨大的飞跃。

与自行设计接踵而至的是一次次挑战和考验。当年新设计的风扇装上发动机进行性能调试时,发动机突发喘振;停车后检查发现,高压压气机转子叶片叶尖全部严重磨损,不能继续使用。损失巨大,令人痛心。在以后的调试过程中,设计和试验室的参研人员夜以继日,绞尽脑汁,冥思苦想,制定种种方案,提出了一个个“提前喘振模型”,先后有9台试验件进行了13项探索重要结构形式变化的试验,使发动机喘振裕度步步提升;两台试验件分别参加了发动机调试,实现了两次达标。

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多少个夜晚,试验台上设计人员为一次次失败而痛心疾首。在攻关的日日夜夜,不少同志夜以继日,苦苦寻求攻关良策。一航动力所领导、技术老总们都率先垂范,深入现场,与设计人员一起进行重大技术攻关,参加技术方案讨论、制定和重大试验方案及进行结果分析。

“太行”发动机设计经历了两代人,设计手段从图板设计、手工操作,更新、飞跃到电脑绘图、计算机辅助(二维、三维)设计,并已经形成了大量的配套设计软件。在发动机设计过程中,设计人员注重维修性品质,采用单元体结构设计技术,设置齐全的状态监控手段,提供方便的保障设施。

“太行”发动机几大关键部件重大设计中,既有原始创新,也有消化吸收再创新,或者两者有机结合起来,进行集成创新。设计人员选用了数十项有预研基础的新技术、新材料和新工艺,将预先研究成果与型号研制相结合,攻克了多个技术关键,在工程经验不断增长的同时,掌握了当今国内最先进的发动机设计技术和国际先进的设计技术。

设计人员在自行设计过程中采用的新技术有:三级风扇为带进气可变弯度导向叶片的跨音速气动设计,采用悬臂支承,不带进气变弯度导向叶片;在完成发动机风扇部件与中介机匣设计的同时,还完成了风扇试验件设计工作,这是国内该项设计技术的全新突破,有效地提高了风扇效率和抗畸变能力。两级低压涡轮为复合倾斜弯扭的三维气动设计,低压涡轮两级导向叶片均为空心、三联整体无余量精铸结构,与高压涡轮对转,其效率达到当今国际先进水平。“太行”发动机采用的复合材料外涵机匣是在国内航空发动机上第一次应用复合材料技术。复合材料外涵机匣比钛板焊接结构的外涵机匣重量减轻30%,而且比强度、比刚度更高,疲劳寿命更长,更耐腐蚀。加力燃烧室为平行进气式,工作范围宽,重量轻,流体损失小,采用分区分压供油方案,保证在发动机工作包线内可靠点火和稳定燃烧;尾喷口为全程无级可调收敛扩散喷口设计,填补了国内空白。

“太行”发动机在18年自行设计研制过程中,通过大量试验考核,经历了故障暴露、攻关解决,验证,再暴露、再解决,再验证的认识过程。“太行”发动机从起初故障高发期进入稳定期,结构渐趋成熟,可靠性不断提高。一航动力所一大批青年科技工作者也随着型号成熟、工程经验丰富而成长起来,实现了人才和知识的更新换代,为我国的航空动力事业后续发展做出重要保证。

“太行”发动机18年研制,积累了大量宝贵的设计、加工、生产、材料、试验和排故经验,开辟了先进航空发动机设计体系的先河,为第四代航空动力研制打下了坚实基础。

“太行”发动机定型设计填补了我国涡扇发动机研制空白,在中国航空发动机研制史上具有划时代的重大意义。“太行”发动机自行设计研制,必将带动我国航空动力水平跃上一个新台阶

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