[原创]中国涡扇发动机(上)

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/27 23:34:49
<P>看到大家对国产飞机都是如数家珍,但是对国产的发动机似乎热情不够,而我们的发动机却恰恰是最需要发展,最需要关心的!</P>
<P>这里发我最近完成的中国涡扇发动机的上半部分,算是宣传我们的发动机和向高手请教文中不足甚至是错误的地方</P>
<P>————————————————————————————</P>
我国航空发动机业从无到有,从修理到生产,仿制到自行改进,走过了一条艰难而曲折的道路。今天,虽然我国现在使用的涡轮风扇发动机还没有一种是我们自己设计制造的,但是,相信随着我国基础工业的不断进步,航空业改革的深入,我们一定能实现期盼已久的(实在是太久了)量产中国涡轮风扇发动机零的突破!</P>
在这里,简单回顾一下我国研制过的涡轮风扇发动机,这些现在用几个简单的字母符号代表的发动机的背后,包含着太多传奇,太多的辛酸……。</P>
<P>限于本人的水平(只是一个菜鸟)和资料来源,我只能简单对每个型号做介绍,并从个人的角度反思每一种型号的得与失。资料均来源于网上,收集时间过长,来源不能一一注明,在次一并谢过!</P><P>看到大家对国产飞机都是如数家珍,但是对国产的发动机似乎热情不够,而我们的发动机却恰恰是最需要发展,最需要关心的!</P>
<P>这里发我最近完成的中国涡扇发动机的上半部分,算是宣传我们的发动机和向高手请教文中不足甚至是错误的地方</P>
<P>————————————————————————————</P>
我国航空发动机业从无到有,从修理到生产,仿制到自行改进,走过了一条艰难而曲折的道路。今天,虽然我国现在使用的涡轮风扇发动机还没有一种是我们自己设计制造的,但是,相信随着我国基础工业的不断进步,航空业改革的深入,我们一定能实现期盼已久的(实在是太久了)量产中国涡轮风扇发动机零的突破!</P>
在这里,简单回顾一下我国研制过的涡轮风扇发动机,这些现在用几个简单的字母符号代表的发动机的背后,包含着太多传奇,太多的辛酸……。</P>
<P>限于本人的水平(只是一个菜鸟)和资料来源,我只能简单对每个型号做介绍,并从个人的角度反思每一种型号的得与失。资料均来源于网上,收集时间过长,来源不能一一注明,在次一并谢过!</P>
支持!
[此贴子已经被作者于2004-5-17 19:23:37编辑过]
另:有的资料说涡扇-5是涡喷5改进来的,这显然是不正确的,因为涡喷5是离心式的涡喷发动机,不可能改成涡扇发动机。</P>附涡喷5图和涡喷6图</P>WP-5</P><P><P>
</P></P>
<P>WP-6</P><P></P>
<P>勇敢的探索----我国研制的第二种涡轮风扇发动机涡扇-6</P><P></P>涡扇6是国产发动机中最具传奇色彩的一种发动机。</P>涡扇6发动机是沈阳航空发动机研究所自行研制的第一种推重比为6一级的军用加力涡扇发动机。在发动机参数和控制计划的选择方面,充分注意了提高发动机推重比和高速性能。选用了高的涡轮进口温度和接近最佳的总增压比,采用了跨音速风扇、气冷式高温涡轮和平行进气的加力燃烧室。选用了能够发挥高空高速性能优势的控制计划。该发动机的特点是:高速推力大,亚音速巡航经济性好,起动、加速快。转子采用5支点支承方案,结构紧凑,布局合理,并应用了较多的钛合金材料。因此,发动机重量轻,推重比大。</P>涡扇6的研制背景为:</P>1964年5月,空军提出设计一种比歼7歼击机更先进的新型飞机的技术要求。此后,沈阳飞机研究所和沈阳航空发动机研究所开始方案研究。1964年10月,提出了新型飞机和发动机的初步方案,经过空军和航空工业部门讨论,决定新机设计分两步走。第一步,设计一种新飞机,装两台改进设计的涡喷发动机(就是当时刚仿出来的涡喷7的改进涡喷7甲),即后来的歼-8飞机。第二步,设计一种更先进的高空高速歼击机,装一台新设计的加力式涡扇发动机,新发动机编号为涡扇6,代号WS6。</P>又一次的,因为要研制一种飞机,一种新的发动机涡扇6上马了,请注意,是作为“配套”工程上马的。沈阳航空发动机研究所于1965年9月完成方案论证工作,开始技术设计,1966年5月投入试制,随后虽然受到“文革”影响,但是1968年6月还是开始了首台试验机开始台架运转试车,应该说这个速度还是不慢的。但是由于我们的技术储备不足,加之当时处于“文革”,想要组织十分有效的攻关来克服一些技术难点是不太可能的,因此,涡扇6进入了漫长而痛苦的试车阶段。</P>试车阶段的艰辛,笔者无从得知,只有这样的资料:涡扇6在研制过程中,曾遇到大量的技术问题,其中比较主要的有:起动困难、压气机喘振、涡轮进口温度高及振动大等。主要原因是自行研制的初期,缺少技术储备,主要部件的试验研究不够充分,特别是核心机压气机部件效率较低、喘振裕度小,给调试带来不少困难。主要部件经过多次修改、试验和在整机上反复调试,作了大量的工作,到1980年底使各部件及总体性能均达到了设计指标。结果:1980年10月,性能达到设计指标。1982年10月通过24h飞行前规定试车。整机试车共334h。</P>1968年6月到1980年10月,12年多,仅仅试车334小时。数字让人对其后的研制艰辛可略微管窥。对试车如此的缓慢的原因,据说由于实验经费不足,发动机的样机非常少,不似美俄,研制一种新的军用发动机样机动辄数十台。这是试车进度缓慢的原因之一。当然还有“文革”影响,技术障碍等等,由于资料不全,不能一一详叙。</P>涡扇6通过了试车,却没有投入生产,于1984年停止研制。(又是一个无疾而终!)</P>涡扇6还有两种改型:</P>涡扇6G:1980年,在WS6的基础上发展了涡扇6改进型(代号WS6G)。和原设计相比提高了低压转子转速,风扇由3级改为2级,但其压比却由2.15提高到2.6,因而涵道比有所下降。同时提高了涡轮进口温度,将原来的环管燃烧室改为环形燃烧室。在外廓尺寸与WS6相同和质量减轻100kg的条件下,设计状态的加力推力提高了13.2%,推重比提高18.9%。于1982年2月进行了WS6G准验证机试车,达到了预计的的推力指标,证明了WS6G方案在技术上是可行的。后因国内没有与之相配的飞机,因而未能立项研制。</P>涡扇6甲:1970年,还针对运输机(运9)发展的需要,发展了WS6甲(即910甲)型发动机,采用单级风扇,带中间压气机,增大了总空气流量和涵道比,不带加力。生产了3台试验机。后因飞机研制计划改变,于1973年停止研制。</P>
<P></P>要谈涡扇6停止研制的原因,就不能不谈到涡扇6的配套飞机,因为前面已经说过,在我国飞机是决定发动机生死的关键所在,因为发动机是作为一个型号飞机的研制的配套工程。</P>涡扇6最开始是为前面说到的和大家都熟悉的歼8一起提出的“更先进的高空高速歼击机”,也就是歼-9。同歼8一样,歼9是为了替代歼7,完成对前苏联和美国的战略轰炸机的拦截任务而研制的歼击机。由于认为自行研制涡扇6时间较长,风险较大,航空工业部当时选择的方案是歼8,并认为1967年就能首飞,1970年能小批量装备部队并成为70年代我军主力歼击机。而歼9由于要研制新的发动机,所以作为歼8的后续机,在歼8全面铺开的同时开展对歼9小范围内展开技术论证工作,也就是预研,并且对歼9提出了更高的技术指标。<p></p></P>应该说航空部门的计划是不错的,但是1966年,文革来了,歼9技术指标一变再变,方案刚有点眉目,空军的要求又变了,研制单位换了,研究人员被打倒,研制还曾经不止一次的停顿……歼9处以一种十分困难的局面,相应的自然也影响到涡扇6的定型。这就是“永不定型”的尴尬处境。1975年歼9出现了转机,国家批准歼9 飞机研制实施计划。1980 年,为贯彻国家国民经济调整方针歼9 的研制工作即全部中止。歼-9下马了,原因有歼8迟迟不能定型,本来应该先定型投产的歼8成了歼9的平行产品,到了80年国家国民经济调整自然会砍去还没有试飞的歼9;研制厂家任务问题等。<p></p></P>涡扇6失去了最开始的配套飞机:歼9。</P>我国于1971年开始酝酿一种替代歼6的空中优势歼击机,就是歼13。歼13方案最开始打算用涡扇9,由于涡扇9推力不足,后于1976年决定采用一台加力的涡扇6。在我国于1978年得到米格-23MC以后,在分析了其发动机P-29(涡喷)后,于1980年5月,(也就是涡扇6通过飞行试车的5个月以前)放弃了涡扇6,选用P-29的仿制型—涡喷15作为动力。涡扇6又失去了一种配套的飞机。<p></p></P><P>(下附P-29图)</P>
<P>P-29</P><P></P>另一种采用涡扇6的飞机是强-5的后续机种:强-6。这是一种由南昌飞机工业公司发展一种单发双座超音速强击机,采用悬臂式高可变后掠翼设计(技术来自上面提到的米格-23MC),机腹进气,是一种重型的强击机。后还是由于变后掠翼技术难度大等种种原因下马了。<p></p></P>涡扇6甲曾经要配的运9,也算一种与涡扇6配套的飞机,这是一种与1970年提出的大型运输机,气动布局类似美国的C-141,用四台涡扇6甲,技术要求和美国的C-17一样!(包括短距离起落能力)着是一个典型的“文革”时期的乱上的项目,远远超出当时国家的技术水平,早早下马也是正常的。<p></p></P>涡扇6是无机可装了!按中国的规矩,涡扇6在没有飞机可配的情况下夭折了。去年看访问沈阳航空发动机研究所的设计师的电视节目,他回忆当时涡扇6下马的时候,全所人悲痛不已,有很多人是刚一毕业就来搞这个涡扇6,搞到头发都白了,却夭折了,如同中年丧子。在这里向为祖国发动机事业贡献青春和热血的工程师们致以崇高的敬意!</P>应该说涡扇6是很可惜的,究其夭折的原因,因该说从一开始,航空部门就没有完成从仿制到自行研制的思想转变。我国以前都是仿制别人的飞机,一个飞机自然配套一种发动机,发动机作为飞机的配属也是正常的,可是在论证歼8歼9的时候,也就是我们走向自行研制飞机的时候,再把涡扇6作为一个飞机的配套项目来进行预研,就有些不妥了,应该把发动机的研制与开发看成与飞机同等重要的工作,就是有什么样的发动机,研制什么样的飞机,飞机研制,发动机先行。而当时却是发动机还没有什么眉目呢,歼9的方案就搞了好几个了。对发动机重视不够。</P>还有就是自行研制发动机的困难估计不足,涡扇6的技术指标定的过高(虽然一开始并不高),我们也可以从涡扇5和涡扇6的技术跨度能看出来涡扇6有些“冒进”了,不过后来我们搞出来了,还是很了不起的。</P>其他原因多方面,限于水平,只说这么多了。</P>涡扇6的夭折可惜就可惜在损失了一大批成熟的发动机技术人员,因为涡扇6的下马对他们的打击太沉重了,加上正值改革开放,一大批优秀的发动机技术人才跳槽转行,可以说队伍涣散了,虽然国家后来为了凝聚发动机设计队伍,给了沈阳航空发动机研究所“昆仑”的项目,可是损失已经造成了。</P>在80年国家国民经济调整的时候,就站在当时的条件下,我们真的非要把这个凝聚了这个发动机行业心血的项目砍掉吗?还是对发动机的重要性认识不够,如果把发动机看的和火箭、卫星一样恐怕就不会有现在的尴尬了:海军燃气轮机都要进口才能造大的军舰…………等等<p></p></P>题外话:我们的发动机就象我们的材料、机床制造一样,让人尴尬,总听见这样的说法—没办法,一直就是这样,可是,总这样而不去改变难道是正确的吗?非要逼到份了才去想办法吗?</P>
<B>神秘的编号</B><B>-----</B><B>涡扇</B><B>7<p></p></B></P>在我编写这篇文章的期间,我不断的寻找关于涡扇7的资料,但是遗憾的没有任何的发现。只在舰船知识的网站上见到有一个网友称涡扇7是我国为了改进歼7而仿制的美国J57发动机,我对这个说法很是怀疑。虽然我国可以很轻松的获得J57发动机,但是J57是一种涡喷发动机,而且从技术上也不见得比当时我们生产的涡喷7强到那里。在超级大本营里请教了网友小飞猪,据他说涡扇7是我们研制的一种用于巡航导弹的发动机,所以保密。我认为这个说法有一定的可信度。从涡扇8的研制开始于70年代初,涡扇7应该在63年以后到70年左右立项。后不断改进,或者其技术应用到了我国于90年代研制的新型巡航导弹上了。我的猜测:涡扇7可能是我国远程轰炸机的发动机,这个猜测没有任何根据。</P>总之关于涡扇7,我可以说是一无所知,希望知道的网友补充。
<B>运</B><B>10</B><B>的心脏</B><B>-----</B><B>涡扇</B><B>8<p></p></B></P>提到涡扇8,就不得不提到一直以来倍受争议的国产大运---运10。Y10飞机的研制始于1970年8月,由上海708所负责,是我国自主设计的大型干线客机。其装有4台涡扇8型涡轮风扇发动机(代号915),是我国仿制美国Pratt &amp; Whitney(普拉特·惠特尼)公司的JT3D-7型涡扇发动机的产品。</P>没有找到涡扇8的照片,只好用P&amp;W的JT3D-7代替了</P></P>涡扇8 于1970年开始在成都发动机公司研制,1973年9月转到上海发动机厂,1975年月首台发动机试车,地面台架试车1,846小时,1982年开始装在波音707上进行试飞考核,证明其性能良好。涡扇8从已知资料来看,研制的速度不慢。关于涡扇8的性能,我没有得到详细的资料,只知道其推力和JT3D-7一样是8600KG。这里给出JT3D-7性能数据:直径1346毫米,长度3467毫米,重量1930公斤,双转子,2级前风扇,外函,6级低压7级高压轴流压气机,环管燃烧室,4级涡轮。起飞推力8600KG。控制系统 机械液压式。起动、加速、减速和稳态均用自动转速控制,单油门杆控制。</P>JT3D系列发动机可是大名鼎鼎,其是美国普拉特·惠特尼公司在J57涡轮喷气发动机的民用型JT3C涡喷发动机上发展而来的,于1960年定型投产(从开始设计到批量生产不到三年!),装备DC-8系列客机,波音707 ,VC-137C,KC135,RC135,E-3A,E-8,B-52,RB-57F,C-14lA/B等一系列大型军民用飞机(JT3D军用编号TF-33),至今仍然是美国空军的主力涡扇发动机。<p></p></P>在这里还不能不讲到J57,J57是世界上第一种投入使用的双转子涡喷发动机(1947年开始设计,1953年投产),装备了早期型的B52,F-100,F-101,F-102,F-8,A-3,U-2早期型,RB-57早期型等一系列美国军用飞机,共生产了21226台是世界上产量最大的三种涡喷发动机之一。由于其核心机是双转子,所以后来改进成涡扇发动机,至今仍然在广泛应用。<p></p></P> </P>
<P>JT3D</P><P></P><P>————————————</P>反思美国的J-57到JT3D系列,JT3D用的是成熟的J-57核心机,风扇也是以被撤消了型号的J91核动力喷气发动机的长叶片当作新涡扇的风扇,这样大量成熟的技术积累和核心机先行,就能创造出JT3D从设计到投产不到3年,并且持续使用40多年的神话,这难道不是我们因该认真学习的吗?<p></p></P>涡扇8研制是否非常的成功,是否实现了很大程度的国产化,是否达到了JT3D在1971年的翻修寿命2000小时的水平,我都不清楚,但是可以肯定的是涡扇8由于运10的下马而被被彻底的发放弃了。<p></p></P>在网上找到这样的文字:<p></p></P>“去年是Y10飞机首飞20周年。为记念Y10飞机横空出世的壮举,曾多次约航发厂写一篇当年研制915发动机的记念文稿。你猜怎么着?参与研制915发动机的所有当事人一提起这件事就浑身出冷汗!悲愤之情难以言表!为研制915发动机,他们献出了十年宝贵的青春!后来被不明不白地抛弃,又苦苦挣扎了十几年,才在上海桑塔纳那里找到一碗残羹剩饭!谁都知道,研制航空发动机跟生产桑塔纳配套件,在技术层次上该有多大距离!但他们被抛弃了,他们“航空报国”的理想和实践被无情地践踏了!!!!!”<p></p></P><P>本文并不想讨论运10的下马到底是谁的责任,只是,涡扇8依然因为飞机的下马而夭折,依然让发动机人白白的付出了青春和汗水,依然深深的伤了发动机人的心,依然让上海发动机厂的队伍垮了、散了,依然……而且,他们还没有象沈阳发动机所那样有“昆仑”来给他们来重新团结队伍,而是成了德国人的打工仔,从天上一下掉到了地面。比起涡扇8,失去这些一心航空报国的发动机人才是最可惜的。难道我们的人才多到可以随便浪费的程度吗?</P><P>(待续)</P>
顶,楼主怎么不发了?我在扫盲中。。。。[em04]
<B>以下是引用<I>天翼</I>在2004-5-17 19:40:00的发言:</B>
顶,楼主怎么不发了?我在扫盲中。。。。[em04]

<P>
<P>呵呵……不好意思,正在复习考研中,这个上半部分还是我花了一周的空闲时间写的,注意:文字大多是原创哦:)</P>
<P>朝令夕改,得陇望蜀.</P>
好,请继续.
兄弟好文,支持一下!!!!!!
不错!!顶了!
<P>看了全文</P><P>感觉中国的研发机制问题很多</P><P>如果是企业的话</P><P>发动机公司非破产一万遍不可</P>
<B>以下是引用<I>FoolFox</I>在2004-5-17 19:43:00的发言:</B>
]

<P>
<P>呵呵……不好意思,正在复习考研中,这个上半部分还是我花了一周的空闲时间写的,注意:文字大多是原创哦:)</P>

<P>了不起!!顶一下!</P>
<P>不错!如果能够尽量提供一些技术参数就更好了!建议最后列个表汇总一下就很完美了!</P><P>PS:祝楼主考研成功!:)</P>
<B>以下是引用<I>牧童</I>在2004-5-17 21:15:00的发言:</B>

<P>不错!如果能够尽量提供一些技术参数就更好了!建议最后列个表汇总一下就很完美了!</P>
<P>PS:祝楼主考研成功!:)</P>


是的
支持一下,其实这里面有许多事情也是没办法的,国家就愿意让那么多人才流失吗?只能是舍小家保大家了
典型的外行领导内行的悲剧。
<B>以下是引用<I>big106</I>在2004-5-17 23:01:00的发言:</B>
支持一下,其实这里面有许多事情也是没办法的,国家就愿意让那么多人才流失吗?只能是舍小家保大家了


不过这样一来,我们可能什么家也保不住的.
<B>以下是引用<I>牧童</I>在2004-5-17 21:15:00的发言:</B>

<P>不错!如果能够尽量提供一些技术参数就更好了!建议最后列个表汇总一下就很完美了!</P>
<P>PS:祝楼主考研成功!:)</P>

<P>多谢、多谢!
<P>感谢大家的支持,我会尽快出下半部分的!</P>
<P>好文,猛顶。</P><P>根据航空史研究关于远轰的文章;远轰的方案就是用4台910甲涡扇发动机,备用的方案是用6台JT3D发动机。</P><P>WS-6最初的设计是与高空高速的歼-9配合的,因此性能重点是在空气稀薄的高空作战,不要看歼-9采用鸭式布局就是高机动战斗机,其设计指标曾经达到了双三。而到80年代战机更多的在于改进中低空性能,在这种情况下,下马WS-6这型只有第二代涡扇发动机水平的东东是非常正常的事情。实际上606从84年就开始在CFM56的核心机上研制WS-10的工作。</P>
楼主辛苦了!
今后发动机的下马要慎重考虑!
<P>楼主好文!!![em08][em08][em08]</P><P>不要说当初献身这些发动机研制的科技人员,就是我们这些军友,看到这曲折的经历,心里都一阵阵酸楚,一阵阵痛!!!希望我们今后上马项目的时候眼光能看得更远一些,千万不要在盲目上马,凄惨下马了!!!</P><P>希望尽快看到楼主的续文!前面有位兄弟做个列表汇总一下的建议不错,希望楼主满足。</P><P>最后祝楼主考研顺利成功!</P>[em08][em08][em08]
<B>以下是引用<I>小飞猪</I>在2004-5-18 9:06:00的发言:</B>

<P>好文,猛顶。</P>
<P>根据航空史研究关于远轰的文章;远轰的方案就是用4台910甲涡扇发动机,备用的方案是用6台JT3D发动机。</P>
<P>WS-6最初的设计是与高空高速的歼-9配合的,因此性能重点是在空气稀薄的高空作战,不要看歼-9采用鸭式布局就是高机动战斗机,其设计指标曾经达到了双三。而到80年代战机更多的在于改进中低空性能,在这种情况下,下马WS-6这型只有第二代涡扇发动机水平的东东是非常正常的事情。实际上606从84年就开始在CFM56的核心机上研制WS-10的工作。</P>


廿年未成一剑!遗憾........
继续!
<P>航空信息网专业数据库有关俺国发动机的部分</P><P>http://www.aeroinfo.com.cn/database/engine/index.asp</P>
<P>高手 高手 高高手!!!</P>
<P>原创性的文要大力支持...</P><P>期待下篇...[em07]</P>
不錯!
支持
我对这个方面很有兴趣,昆仑怎么还不出来
要求加精
好文,顶了。
不错,继续