发一些发动机的老资料——十年预研之花结成核心机丰硕之 ...

十年预研之花结成核心机丰硕之果

    1992年岁木之际，航空发动机研制佳音频频传来，继11月30日608所40号机准燃气发生器试车物理转速达到100％之后，12月12日624所中推核心机地面台架试车又达到换算转速101.3％。这是我国以预研为基础用崭新的方法研制出来的核心机。其研制过程突破了过去30多年来测仿、缩形、借用和“拿来”的方法和程序，从预研起步，继而进行三大部件研究，最后精心设计出了核心机。这种研制方法和研制程序，值得总结和推广。这个初战的胜利，值得我们庆贺。
    中推核心机研制进度这样快，工艺技术难点解决得如此顺利，除了厂、所、院校，团结协作发扬无私奉献精神之外，我部林宗棠部长亲临现场指挥，发动机总公司领导深入基层检查督战，起了决定性的作用。但从核心机研制的全过程来着，十年预研为之奠定了基础，三大核心部件研制为其铺平了道路。否则将是“五米之炊”，其他的力量再大，也无法获得成功。
二、发动机研制方法的回顾和对比
    30多年来，由于没有预研基础，仅靠革命热情“敢想敢干”，在试验、加工条件严重不足的情况下摘发动机研制，吃足了苦头，教训太深。例如，用“缩形”方法设计的喷发—1A，是我国第一台自行研制的涡轮喷气发动机，是“大跃进”的产物。半年设计出图，半年加工试制．于1958年7月顺利地装上自行研制的歼教—1飞机上天试飞。当年9月两架教练机飞往北京接受中央领导同志的检阅，那种轰烈一时的场面现在还记忆犹新。可是飞机于10月飞返沈阳途中，1台发动机发生故障，分解检查发现有一片涡轮叶片叶尖排气边缘折断一块。由于当时条件所限，未做结构强度和振动试验，更不会有故障分析研究，因此发动机研制工作中断。
    1959年自行研制的红旗—2A发动机，也是“大跃进”的产物，它是以涡喷6为原淮机自行设计的具有单转子轴流压气机和加力燃烧室的纯喷气发动机、除了压气机、燃烧室和涡轮部件做了气动性能验证性试验外，绝大部分试验条件尚不具备，更谈不上做结构强度试验，预先研究根本不可能。在410厂党委的领导下，技术人员和工人日夜加班突击，用了8个月的时间，整机加工装配完成，在1959年9月，十年大庆前夕，装上试车合运转，顺利地起动点火，向部报捷。但在调试中出现转速悬挂，推不上去，机匣大量漏油等问题，因难重重。后来，由于种种原因，研制中途停止。
    1963年开始自行设计涡扇6发动机(910)。由于未认真吸取50年代研制发动机的教训，仍然没有部件预研的基础，更没有研制核心机的准备，而是重复以往的老路。原计划先进行压气机部件设计和试验，经过验证后，再进行整机试验。但由于当时领导根本认识不到部件试验的重要性，因此压气机试验件图纸送达工厂后，加上进度一拖再拖，最后只好被迫进入整机试车。然而，发动机上台以后不能顺利起动；在推大转速的过程中，出现振动大、“放炮”(喘振)和高温三大故障，无法排除。如此调试数年，只好重新设计压气机和燃烧室，再做试验。经过多次反复，发动机才达到最大转速。后来由于计划多变，资金严重不足，加工力量得不到解决、打打停停地拖了20多年，加之其它错综复杂的原因，1983年终于停止研制。
    由于30多年来没有认真地有领导地总结以往的经验教训，纠正发动机研制方法和研制程序方面存在的问题，沿着老路走得太远，造成了发动机科研设计的巨大损失。1978年以后，开始抓预研计划立项，认识到发动机研制需走核心机、验证机的道路。但是丰要领导的思想并未完全统一。对于发功机预研与发动机研制的依存关系，部件试验对整机试验的基础关系。直到80年代后期才逐步有所认识。
    将过去30多年的研制历史与这次中推核心机的初步胜利对比一下，发人深思。
三、高推预研成果与中推核心机的研制
    众所周知，核心机是预研与型号研制之间的桥梁，也是两者之间的过渡。可以把发动机预研与型号研制的关系，比作水源与水、树根与树木的关系，没有预研，就不能掌握核心机部件的原始特性，摸不清它的脾气，也无法根据这些特性寻找部件之间的匹配条件，一旦发现核心机工作不正常，就难以找出问题，加以排除。因此，预研是能否牢牢掌握零部件设计特性的关键环节，是发动机研制能否顺利进行并取得成功的要害问题。
    现在回顾一下中推核心机的预研情况。自1980年开始的顶研，历时10年。由于经费不足，数次调整计划。主要围绕压气机、燃烧室和涡轮三大核心部件进行研究，开题120个，完成118个，涉及总体、压气机、主燃烧室、混轮、加力、喷口和强度控制等10个专业的部件和系统。
    压气机除了完成气动特性计算、叶片造型和叶栅设计外，还进行了变弯角、串列式、65系列、双圆弧及可控扩散叶型等60多套叶栅的试验研究。井首先将这些研究成果和设计体系在单级跨音压气机中进行了成功的验证。在此基础上，又进行了七级高压压气机的设汁和试验研究，经过2级、4级和7级迭加试验，达到了设计指标，满足了中推核心机的设计要求。这样，就模到了压气机的脾气(特性)、特点和容易出现的问题，为核心机调试争取了主动权，成功的把握更大了。
    燃烧室完成了短突扩压器、抽气扩压器、点火、气动雾化和蒸发管喷嘴、火焰筒头部流场、流量分配和90度扇形试验件等项研究工作。在对气动雾化喷嘴和蒸发管喷嘴两者进行分析比较的基础上，选择了适合于短环形燃烧室的最佳方案，实现了优化设计，所得结果相当于RB199发动机主燃烧室的水平。
    涡轮工作完成了大载荷跨音速涡轮气动设计、造型、叶柳绕流计算、特性计算和叶栅试验。在此基础上，建立了高负荷跨音速涡轮气动设计体系，并加工出缩尺比0．8的模型试验件，主要气动性能指标相当于美国F404发动机的水平。
    在涡轮冷却方面，通过大量基础性研究，掌提了一套先进的设计计算方法和计算机程序，完成了对流—冲击—气膜复合气冷叶片的试验研究工作。平均降温水平，导叶达到361—438K．动叶达到320—357K。这是高推预研的重大收获之一，也是中推核心机与国外发动机性能相比具有先进性的标志。
    此外，还有发动机数字式电子控制研究等，也给中推核心机奠定了较好的预研基础。这里必须指出的是预研工作中部件的结构强度、疲劳性能，虽曾开题研究，但直到中椎核心机上台运转，还有一些部件的强度、疲劳试验尚未开始或完成。为了保证今后核心机的顺利调试，缺的试验必须抓紧做完。
四、运用预研成果开展三大部件的研究
    为了扎实地做好研究工作，减少技术风险，缩短研制周期，1989年7月以624所为主组成的联合预研组在高推预研的基础上从中推核心机的性能要求出发，开始进行三大部件的研究。这是将预研成果转化为核心机的不可缺少的中间步骤。在进行七级高压压气机攻关的同时，开展了与之匹配的带气动雾化喷嘴的短环形燃烧室和全尺寸高温祸轮的研制。这是将预研推进到中推核心机先进部件研制的必由之路，是发动机研制规律的客观要求，为中推核心机研制打下了更为坚实的基础。
    在三大部件的研究中，不仅做了理论计算和分析，而且进行了大量试验验证。由于有了高推预研的技术基础，三大部件的研究周期比预研缩短很多，而且所得成果十分重要。不仅提供了高压压气饥的气动特性及高、低不同转速和不同空气流量下的喘振裕度．而且通过主燃烧室部件的试验得到了不同空气流量下的供油特性等，为核心机上台调试时顺利起动，推到大转速，加、减速性，熄火和超温等提供了必须的数据，使核心机的调试方案和实施措施切实可行，确保了调试的顺利进行。这是我们过去历次新机研制所不能获得的资料。
    1)十年高推预研成果，为中推核心机提供了良好的技术基础，是中推核心机调试比较顺利的根本保证。实践证明，“亲生的娃娃比抱来的好抚养”，“自己琢磨出来的东西，才是最扎实的”；对比过去，很容易得到这样的结论。
    2)高惟预研成果必须应用于核心机或型号研制工程。经过鉴别和选择，才能发挥顶研的基础作用。
    3)从高推预研到中推核心机研制，探索出了一条正确的发展道路，值得认真总结和推广。
    4)在发动机总公司的领导下，624所和有关厂、所、院校团结协作，既注意发挥理论知识的指导作用，又紧紧依靠工厂的加工试制力量，调动各方面的积极因素，完成了中推核心机的研制任务。这种无私奉献和团结协作的精神应当继续发扬。
    航空发动机行业是高技术产业，必须投人大量资金，经过多次型号研制的磨练，通过预研积累雄厚技术储备和实践经验，才能逐步掌根研制工作的主动权。在研制过程中难免碰到挫折或失败。中推核心机推到最大转速，仅是“万里长征”走出了第一步，潜在的性能衰减，结构强度疲劳故障尚未得到暴露。今后的研制征途还很长，预先研究任务繁重。应该不断总结经验教训，再接再励，巩固成绩，谦虚谨慎，切勿掉以轻心。
发表日期1993年2月

十年预研之花结成核心机丰硕之果

    1992年岁木之际，航空发动机研制佳音频频传来，继11月30日608所40号机准燃气发生器试车物理转速达到100％之后，12月12日624所中推核心机地面台架试车又达到换算转速101.3％。这是我国以预研为基础用崭新的方法研制出来的核心机。其研制过程突破了过去30多年来测仿、缩形、借用和“拿来”的方法和程序，从预研起步，继而进行三大部件研究，最后精心设计出了核心机。这种研制方法和研制程序，值得总结和推广。这个初战的胜利，值得我们庆贺。
    中推核心机研制进度这样快，工艺技术难点解决得如此顺利，除了厂、所、院校，团结协作发扬无私奉献精神之外，我部林宗棠部长亲临现场指挥，发动机总公司领导深入基层检查督战，起了决定性的作用。但从核心机研制的全过程来着，十年预研为之奠定了基础，三大核心部件研制为其铺平了道路。否则将是“五米之炊”，其他的力量再大，也无法获得成功。
二、发动机研制方法的回顾和对比
    30多年来，由于没有预研基础，仅靠革命热情“敢想敢干”，在试验、加工条件严重不足的情况下摘发动机研制，吃足了苦头，教训太深。例如，用“缩形”方法设计的喷发—1A，是我国第一台自行研制的涡轮喷气发动机，是“大跃进”的产物。半年设计出图，半年加工试制．于1958年7月顺利地装上自行研制的歼教—1飞机上天试飞。当年9月两架教练机飞往北京接受中央领导同志的检阅，那种轰烈一时的场面现在还记忆犹新。可是飞机于10月飞返沈阳途中，1台发动机发生故障，分解检查发现有一片涡轮叶片叶尖排气边缘折断一块。由于当时条件所限，未做结构强度和振动试验，更不会有故障分析研究，因此发动机研制工作中断。
    1959年自行研制的红旗—2A发动机，也是“大跃进”的产物，它是以涡喷6为原淮机自行设计的具有单转子轴流压气机和加力燃烧室的纯喷气发动机、除了压气机、燃烧室和涡轮部件做了气动性能验证性试验外，绝大部分试验条件尚不具备，更谈不上做结构强度试验，预先研究根本不可能。在410厂党委的领导下，技术人员和工人日夜加班突击，用了8个月的时间，整机加工装配完成，在1959年9月，十年大庆前夕，装上试车合运转，顺利地起动点火，向部报捷。但在调试中出现转速悬挂，推不上去，机匣大量漏油等问题，因难重重。后来，由于种种原因，研制中途停止。
    1963年开始自行设计涡扇6发动机(910)。由于未认真吸取50年代研制发动机的教训，仍然没有部件预研的基础，更没有研制核心机的准备，而是重复以往的老路。原计划先进行压气机部件设计和试验，经过验证后，再进行整机试验。但由于当时领导根本认识不到部件试验的重要性，因此压气机试验件图纸送达工厂后，加上进度一拖再拖，最后只好被迫进入整机试车。然而，发动机上台以后不能顺利起动；在推大转速的过程中，出现振动大、“放炮”(喘振)和高温三大故障，无法排除。如此调试数年，只好重新设计压气机和燃烧室，再做试验。经过多次反复，发动机才达到最大转速。后来由于计划多变，资金严重不足，加工力量得不到解决、打打停停地拖了20多年，加之其它错综复杂的原因，1983年终于停止研制。
    由于30多年来没有认真地有领导地总结以往的经验教训，纠正发动机研制方法和研制程序方面存在的问题，沿着老路走得太远，造成了发动机科研设计的巨大损失。1978年以后，开始抓预研计划立项，认识到发动机研制需走核心机、验证机的道路。但是丰要领导的思想并未完全统一。对于发功机预研与发动机研制的依存关系，部件试验对整机试验的基础关系。直到80年代后期才逐步有所认识。
    将过去30多年的研制历史与这次中推核心机的初步胜利对比一下，发人深思。
三、高推预研成果与中推核心机的研制
    众所周知，核心机是预研与型号研制之间的桥梁，也是两者之间的过渡。可以把发动机预研与型号研制的关系，比作水源与水、树根与树木的关系，没有预研，就不能掌握核心机部件的原始特性，摸不清它的脾气，也无法根据这些特性寻找部件之间的匹配条件，一旦发现核心机工作不正常，就难以找出问题，加以排除。因此，预研是能否牢牢掌握零部件设计特性的关键环节，是发动机研制能否顺利进行并取得成功的要害问题。
    现在回顾一下中推核心机的预研情况。自1980年开始的顶研，历时10年。由于经费不足，数次调整计划。主要围绕压气机、燃烧室和涡轮三大核心部件进行研究，开题120个，完成118个，涉及总体、压气机、主燃烧室、混轮、加力、喷口和强度控制等10个专业的部件和系统。
    压气机除了完成气动特性计算、叶片造型和叶栅设计外，还进行了变弯角、串列式、65系列、双圆弧及可控扩散叶型等60多套叶栅的试验研究。井首先将这些研究成果和设计体系在单级跨音压气机中进行了成功的验证。在此基础上，又进行了七级高压压气机的设汁和试验研究，经过2级、4级和7级迭加试验，达到了设计指标，满足了中推核心机的设计要求。这样，就模到了压气机的脾气(特性)、特点和容易出现的问题，为核心机调试争取了主动权，成功的把握更大了。
    燃烧室完成了短突扩压器、抽气扩压器、点火、气动雾化和蒸发管喷嘴、火焰筒头部流场、流量分配和90度扇形试验件等项研究工作。在对气动雾化喷嘴和蒸发管喷嘴两者进行分析比较的基础上，选择了适合于短环形燃烧室的最佳方案，实现了优化设计，所得结果相当于RB199发动机主燃烧室的水平。
    涡轮工作完成了大载荷跨音速涡轮气动设计、造型、叶柳绕流计算、特性计算和叶栅试验。在此基础上，建立了高负荷跨音速涡轮气动设计体系，并加工出缩尺比0．8的模型试验件，主要气动性能指标相当于美国F404发动机的水平。
    在涡轮冷却方面，通过大量基础性研究，掌提了一套先进的设计计算方法和计算机程序，完成了对流—冲击—气膜复合气冷叶片的试验研究工作。平均降温水平，导叶达到361—438K．动叶达到320—357K。这是高推预研的重大收获之一，也是中推核心机与国外发动机性能相比具有先进性的标志。
    此外，还有发动机数字式电子控制研究等，也给中推核心机奠定了较好的预研基础。这里必须指出的是预研工作中部件的结构强度、疲劳性能，虽曾开题研究，但直到中椎核心机上台运转，还有一些部件的强度、疲劳试验尚未开始或完成。为了保证今后核心机的顺利调试，缺的试验必须抓紧做完。
四、运用预研成果开展三大部件的研究
    为了扎实地做好研究工作，减少技术风险，缩短研制周期，1989年7月以624所为主组成的联合预研组在高推预研的基础上从中推核心机的性能要求出发，开始进行三大部件的研究。这是将预研成果转化为核心机的不可缺少的中间步骤。在进行七级高压压气机攻关的同时，开展了与之匹配的带气动雾化喷嘴的短环形燃烧室和全尺寸高温祸轮的研制。这是将预研推进到中推核心机先进部件研制的必由之路，是发动机研制规律的客观要求，为中推核心机研制打下了更为坚实的基础。
    在三大部件的研究中，不仅做了理论计算和分析，而且进行了大量试验验证。由于有了高推预研的技术基础，三大部件的研究周期比预研缩短很多，而且所得成果十分重要。不仅提供了高压压气饥的气动特性及高、低不同转速和不同空气流量下的喘振裕度．而且通过主燃烧室部件的试验得到了不同空气流量下的供油特性等，为核心机上台调试时顺利起动，推到大转速，加、减速性，熄火和超温等提供了必须的数据，使核心机的调试方案和实施措施切实可行，确保了调试的顺利进行。这是我们过去历次新机研制所不能获得的资料。
    1)十年高推预研成果，为中推核心机提供了良好的技术基础，是中推核心机调试比较顺利的根本保证。实践证明，“亲生的娃娃比抱来的好抚养”，“自己琢磨出来的东西，才是最扎实的”；对比过去，很容易得到这样的结论。
    2)高惟预研成果必须应用于核心机或型号研制工程。经过鉴别和选择，才能发挥顶研的基础作用。
    3)从高推预研到中推核心机研制，探索出了一条正确的发展道路，值得认真总结和推广。
    4)在发动机总公司的领导下，624所和有关厂、所、院校团结协作，既注意发挥理论知识的指导作用，又紧紧依靠工厂的加工试制力量，调动各方面的积极因素，完成了中推核心机的研制任务。这种无私奉献和团结协作的精神应当继续发扬。
    航空发动机行业是高技术产业，必须投人大量资金，经过多次型号研制的磨练，通过预研积累雄厚技术储备和实践经验，才能逐步掌根研制工作的主动权。在研制过程中难免碰到挫折或失败。中推核心机推到最大转速，仅是“万里长征”走出了第一步，潜在的性能衰减，结构强度疲劳故障尚未得到暴露。今后的研制征途还很长，预先研究任务繁重。应该不断总结经验教训，再接再励，巩固成绩，谦虚谨慎，切勿掉以轻心。
发表日期1993年2月