航空发动机的关键的指标之一就是高可靠性。要想保证可靠性,前提之一就是要保证发动机内的轴承具备长寿命主轴承的寿命,军机航空发动机要求在3000小时以上,民机航空发动机要求更高,要达到数万小时。
而航空发动机中轴承工作环境完全可以用“炼狱”来形容,它们不仅要以每分钟上万转的速度长时间高速运转。还要承受着各种形式的应力挤压、摩擦与超高温。
另外,对于一般的结构部件来说。即便出现轻度裂纹也可以保证安全使用这在专业上称为损伤容限,而航空发动机主轴承这样关键传动部件不存在损伤容限一说,其在使用过程中绝不允许出现裂纹等形式的损伤。而我国目前航空发动机的主轴承寿命有限,轴承已成为木桶原理中的“短板”。
目前,高端轴承的研发、制造与销售基本上被世界四大轴承巨头即美国铁姆肯、日本nsk、瑞典skf,德国舍弗勒fag所垄断。
而现在。这种垄断局面,国内航空发动机研发中的短板即将被自己打破,李天峰仅仅这么想一想,心中就一阵阵微微的激动。这完全是创历史意义的。
另外,林海科技公司李天峰拥有40的股份。也算是自己的半家企业,有了这样的轴承制造工艺,将源源不断的生产出高质量的中、高端轴承,发展前景非常远大。
也许,用不了两、三年,这家企业就会发展成为国内轴承业巨头,垄断国内中、高端轴承市场都是有可能的,再假以时日,发展成为世界轴承业巨头,和目前世界四大轴承业巨头比肩,这是完全有可能的。
李天峰拿着这件轴承似乎百看不厌,反复看了良久之后,李天峰才拿起电话,安排轴承验证试车的试车的事情,首先是涡轴d发动机的这几大主轴承进行验证试车,后续,接着会进行涡轴e发动机的试车。
试车试验安排妥当,李天峰心中想道,千万不要让自己失望,一定要达到自己的要求,如果真的顺利完成验证试车,完全达到自己的质量和性能要求,那将是一件多么爽的事情啊。
日子一天一天的过去,天峰科技公司的这一款涡轮风扇发动机,进入全面详细设计阶段也有数个月的时间。
风扇部分最先完成设计,风扇叶片的试制甚至已经快完成,高负荷压气机设计,上次完成初步设计之后,进行了一起技术评审会,收集了不少各类问题,孙小平领导的设计团队,已经再次进行了设计完善和改进,且已经在数天之前再次进行了技术评审。
高负荷压气机的设计极具技术含量,且采用了这么多的新设计,新材料,第二次设计评审,基本勉强通过,有一少部分问题需继续改进和完善,最后,可能第三次评审。
李天峰估计,完成第三次设计评审之后,这压气机部分的设计也可以基本定型,只待以后的各类验证和试验。
今天,航空发动机设计所的一间会议室之中,燃烧室部分进行第二次设计评审,该燃烧室也已经完成第一次设计评审,也根据上次的评审进行了设计上的改进和完善,现在正在进行的是第二次设计评审。
涡轮风扇发动机,几大重要部件,风扇、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷以及附件等,在技术上,涡扇发动机的总体技术含量比涡轮轴发动机一般要更高,更为复杂。
我们先认识一下现代的先进涡轮风扇发动机,现代战斗机、军用运输机、民航干线客机等采用的都是涡轮风扇发动机。
简单来说,涡扇发动机有2个同心圆涵道,由风扇、压气机、燃烧室、涡轮、喷管等5部分组成。其中压气机、燃烧室和涡轮又往往被合称为发动机的核心机。
战斗机用涡扇发动机,与运输机、民航客机的区别主要在于风扇,客机的发动机一般采用大直径风扇,可降低耗油率;战斗机的发动机风扇直径一般较小,以进行超音速飞行。
空气从涡扇发动机的进气口流入,经过压气机压缩后,在燃烧室与煤油混合燃烧,高温高压燃气经由涡轮、喷管膨胀,最后高速从尾喷口喷出。涡扇发动机的推力一部分来自喷出燃气所产生的反作用力;另一部分是涡轮驱动风扇,风扇旋转驱动空气,经由发动机外涵道喷出的反作用力。
涡扇发动机为何那么难
想象一下,苏27的a31涡扇发动机最大加力推力是125吨,2台a31可推动20多吨的苏27以超过2倍音速飞行。但a31的风扇直径不到900毫米,涡轮直径不到300毫米。
基本物理学原理,力是相互作用的,也就是说这么小尺寸的风扇、涡轮反过来要时刻承受着125吨的力。形象一点说,大家应该都看过壮汉用喉咙顶着钢枪推动汽车的表演,涡扇发动机也大概如此,只是壮汉推汽车是慢慢挪动,而涡扇发动机要推动飞机以2倍音速飞行,各部件要承受住异常严酷的高温高压考验。
另外,一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。以a31为例,这么小的一个圆筒状物体,要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室,还要在之间安排冷却空气通道,周围安装燃油控制系统等的。
所以,设计、制造一台高性能的涡扇发动机,可谓螺蛳壳里做道场,难度极大。在世界范围内,掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国罗罗、美国普惠和通用3家公司,俄法两国都属于二流,这是一个真正的高技术行业,也是一个实实在在的垄断行业。
天峰科技公司的这一款涡轮风扇发动机,就是要打破这种垄断壁垒,好好的让几大航空业巨头知道,中国也能独立研制和制造世界先进涡轮风扇发动机。
今日两更,第一更送上。
抱歉,今天只能更两章,今天的事情太多,上午,下午都开会,根本就没有什么时间码字,本来想三更的打算彻底泡汤。
第两百七十四章国家科技进步奖
会议室之中。
孙小平亲自介绍火焰筒的设计情况,以及改进和完善情况,只见孙小平结合幻灯片,朗声的道:“诸位,这是咱们这一款涡轮风扇发动机高热负荷火焰筒的第二次设计评审”
天峰科技公司这一款火焰筒,采用的设计理念是高热负荷燃烧室,采用的先进设计有热障涂层和陶瓷复合材料结构设计,冷却上采用多斜孔发散冷却和层板冷却结构相结合的冷却设计。
这样的设计,在结构上就显得非常先进,尤其是冷却方面。
多斜孔发散冷却方式在国外已经开始了广泛的研究,是一种比较成熟的冷却方式,广泛运用于先进发动机燃烧室火焰筒的全部或局部。
层板冷却是采用钎焊将多层带孔和槽或凸台的耐热合金片叠合而成。多孔层板的冷却过程为空气从火焰筒二股通道经有规律分布的小孔流入,然后在下层板料的小槽或者是小凸台之间流动,再经该层板上的小孔进入到下层通道,至最下层的有规律排布小孔流出,形成气膜。可以看出,多孔层板大大加大了换热面积和内部通道的对流换热量。
天峰科技公司的这一款涡轮风扇发动机,火焰筒的冷却方式为上述两者相结合的方式,冷却效果将非常好,火焰筒的使用寿命肯定数倍提高。
因为设计结构先进,采用的还是先进的热障涂层和陶瓷复合材料,火焰筒出口温度达到2100k的高温。大家知道,火焰筒出口温度,也基本是涡轮前温度,而涡轮前温度是衡量一款优秀发动机的重要标准之一。
国际上。第四代涡轮风扇发动机,其涡轮前温度基本逼近2000k的高温,或是超过2000k的温度,天峰科技公司的