中国涡扇发动机最权威爆料TXT第5部分小说阅读和下载-策策文学

涡轮盘是发动机重要的热端部件之一。它在极为苛刻的条件下工作，飞行时承受着启动…停车循环中的机械应力和温差引起的热应力的迭加作用，因而要求材料具有足够的力学性能和理化性能，特别是在使用温度范围内要有尽可能高的低周循环疲劳和热疲劳性能，这是确定涡轮盘工作寿命的关键因素。　

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在粉末盘之前，盘件用的γˊ相沉淀强化型合金由于强化元素不断地增多，严重的偏析使热加工性能恶化，低周疲劳性能降低，裂纹容易扩展，且投料比达19：1以上。投料比高和锻造工艺复杂，使其成本大为提高。60年代末期，随着高纯预合金粉末制造技术的兴起，美国　PW公司首先将当时的盘件合金ASTROLOY制成了粉末盘。粉末盘的出现，解决了涡轮盘合金高合金化造成的凝固偏析和变形困难，提高了力学性能，而且性能波动小。在目前的涡轮盘制造技术中，粉末冶金已成为制造高性能涡轮盘最成熟可靠的方法，粉末盘已广泛用于美俄等国多种先进发动机的研制和生产中。　

粉末（镍基）高温合金晶粒细小，组织均匀，无宏观偏析，合金化成度高，屈服强度高，疲劳性能好，是制造高推比新型发动机涡轮盘等部件的最佳材料。目前在粉末高温合金领域，美国和俄罗斯工艺各异，都居于世界领先地位　

用于高推重比发动机涡轮盘的粉末合金第一代有In100、Rene95、APK…1、ЗП74НП合金等。GE用HIP，HIP＋热模锻，HIP＋HIF（等温锻）和EX（挤压）＋HIF的Rene95粉末盘，轴等高温部件。俄罗斯研制的ЭП741HП合金用量最大，1550MPa以上　，750℃，100h的持久应力达750Mpa。主导制造工艺路用温度达700℃的ЭП962П高强合金与Rene95类似。使用母合金熔炼及电极棒浇注加工→　等离子旋转电极制粉→　粉末处理→　粉末装套及封焊→　热等静压成形→　热处理→　机加工→　检验→　成品。　推重比10发动机涡轮盘用的二代粉末合金有Rene88DT、N18、MERL…76、ЗП975合金。盘件合金实现了由高强型向耐损伤型的转变，强度稍有降低，但疲劳裂纹扩展速率下降较多，工艺性能得到改善，设计的使用温度达到750℃或更高。采用铸造及激光打孔工艺直按制造发散冷却孔道。　第三代粉末盘发展有双组分（AF115＋MER…76）、双重热处理组合盘。该粉末盘是推比12~15的发动机所用的关键技术　

中国650℃第一代高温合金粉冶FGH95在77年进行研制，从德国Heraeus公司引进了部分研究设备仿制Rene95合金。84年底模锻出Φ420mm的全尺寸涡轮盘，基本达到Rene95性能。展开母合金熔炼，氩气雾化制粉，粉末处理，热等静压成形，等温锻，热处理，超声检验及表面强化等研究，发现工业生产等工艺问题严重。从俄国引进工业化生产的等离子旋转电极制粉设备及盘件生产线，95年底全部投产，从根本上解决了粉冶高温合金的粉末质量问题。95年西南铝加工厂用包套锻造工艺成功地模锻出10A盘用的φ630mm的粉冶FGH95　合金涡轮盘，经过潜心研究度过了淬火关，得到快速冷却而不裂的涡轮盘。但是发现问题，以后倾向于采用HIP＋等温锻（或热模锻）工艺路线。FGH95合金使用温度为650℃，拉伸强度可以达到1500Mpa。在650℃、1035MPa应力条件下，持久寿命大于50小时。现已由红原采用一万吨油压机等温锻出太行发动机需要的全尺寸FGH95粉末冶金涡轮盘。　

另外我们也在搞第二代粉末冶金FGH96、FGH97合金，可在750℃下使用。2004年红原试制出推比10发动机用的全尺寸FGH96粉末冶金涡轮盘。目前北京科技大学高温材料及应用研究室正在根据高推重比研究计划和设计部门要求，填补国内先进涡轮盘材料空白，为高推重比航空发动机材料储备关键技术，进行“十五”攻关项目高推重比发动机用粉末高温合金第三代双性能涡轮盘研究，750…850℃难变形高性能高温合金盘材的研制。863“高熔点结构材料快速凝固喷射成形制备技术”子课题，研究喷射成形高温结构材料的特殊微观结构及其与高温蠕变和疲劳性能的关系，为应用建立基础。　

除了以上材料外，正在应用的还有金属间化物高温材料，锆陶瓷涂层，陶瓷基材料，钛合金材料，复合材料，变形高温合金材料，本文就不一一赘述了。　

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八、盛开在太行山上　

2006年2月24日，中国航空报头版刊登了我国首台有自主知识产权大推力军用加力涡扇发动机太行发动机定型的消息，消息传来，大家都欢呼雀跃，欢欣鼓舞。　

但太行究竟是怎样的发动机，他的由来是怎样的呢？　

80年代初期，我们搞到一批CFM56…3，这种发动机的核心机就是F101的核心机，而F101的核心机的衍生就是F110的核心机。F110是一种十分优秀的发动机。它的生产商是通用电气公司，简称GE。80年代初期，GE公司通过以先进发动机核心机为基础，不断吸取各种预先研究计划和部件改进计划中获得的成熟技术以及直接移植使用中的发动机技术，研制出性能高、可靠性好、寿命长、使用维护成本低、研制风险小的F110系列发动机。　

F110是以F101的核心机和F404的风扇与喷管等技术为基础研制的一种推重比7的涡扇发动机，1986年装F…16C/D服役。之后，在F110…GE…100的基础上改进发展了F110…GE…129IPE（改进性能发动机），推力达129千牛，推重比为7。28，1991年装F…16C/D和F…15A/C服役。在F110…GE…129IPE装备部队后，又以该发动机的技术为基础，采用综合高性能涡轮发动机技术（IHPTET）计划等预先研究计划和部件改进计划（CIP）的成果，研制F110…GE…129EFE发动机。1991年10月，其验证机F110X的海平面试验推力达到162千牛，推重比接近9。5。转入工程研制阶段后，历经10年提高性能、可靠性、耐久性和减轻重量等方面的大量试验研究，取得了巨大进展，并以最大推力为151。4千牛通过定型审定，2002年投产。　

按美空军的建议，将推力142千牛的F110…GE…129EFE命名为F110…GE…132；将推力为151。4千牛的命名为F110…GE…134。　F110…GE…100的风扇是按F404的风扇比例放大的，由2级改为3级，压比由2。0提高到3。2，涵道比由2。01减到0。87，直径减小到0。97米。高压压气机、燃烧室和高压涡轮与F101的相同。低压涡轮以F101的为基础重新设计，仍保持2级，但为适应新风扇的需要，提高了转速。加力燃烧室是F101的缩小型。排气喷管由F404的改进而来。轴承除5支点外，其余与F101的相同。GE公司对核心机以外的部件和系统进行了比例缩小和减轻重量的处理。　F110…GE…129IPE继承了F110…GE…100型81％的零、组件，少量部件做了改进。采用新材料，使涡轮进口温度提高55℃～80℃；采用改进性能的全权限数字式电子控制器，代替模拟式电子控制器和液压机械式控制器；涵道比由0。87降为0。76。　

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F110…GE…129EFE（增强型战斗机发动机）的风扇是采用F118和IHPTET的风扇研究成果设计的一种3级整体叶盘结构的风扇。由于运用三元流技术进行设计，风扇效率显著提高，空气流量增加7％，压比由3。4提高到4。2；采用整体叶盘，消除了燕尾槽和阻尼凸台等处的应力集中，简化了结构，减少了零件数，减轻了重量，减少了泄漏；第1级采用宽弦叶片，用激光冲击强化技术，进一步提高抗外来物损伤能力，这些都提高了可靠性和可维护性。　加力燃烧室从F120和F414加力方案衍生而来，以径向火焰稳定器取代三圈环形稳定器，使结构更简单，零件数减少15％，重量减轻3％，维修性和可靠性得到改善；由于采用三维计算流体力学进行设计，使效率更高、点火特性更好。尾喷管在继承F110…GE…129IPE高可靠性的基础上，其外套的隔热防震衬直接将气膜冷却空气引至后端的调节片和密封片中，使寿命、可靠性和维修性都有明显改善；结构上稍做改进，使其具有装引射喷管或三维矢量喷管的能力。燃油系统采用全权限双通道数字式电子控制器（FADEC），实现连续调节尾喷管的喉道面积，提高了发动机推力和风扇的喘振裕度，减少了尾喷管的阻力，改善了在整个飞行包线内发动机的可操纵性。通过采用复合材料风扇机匣、改进涡轮叶片的材料和冷却技术等一系列改进措施，改善了发动机性能、减轻了重量、提高了寿命，降低了使用和维护成本。　

F110XX，是F110X的衍生型。F110XX在海平面静态推力额定值与F110X相同，但在高马赫数飞行时将产生更大的推力。为此将装一台正在研制的新型压气机。F110X及F110XX的核心机与F101的核心机没有大的变化。　

80年代初期，以TF30，F100为动力的三代战斗机F14，F15，F16由于发动机的问题，大面积停飞，美国空海军战斗机面临着无法上天的窘境，此时F110就应运而生了。　

F110的原型机F101DFE在F16和F14上进行了大量的试飞，结果达到甚至超过了原先预期的目标，如在F14的试飞中显示，飞机的留空时间和作战半径比原装的TF30提高25％；1982年的一次试验中达到了5004个战术空军循环，其热部件寿命是当时的F100…PW…100以及F100…PW…200的三倍，1984年，F110被美军定为F14B/D、F15、F16的动力装置，1986年，F110作为应急动力，装上F15投入使用，解了美空军的燃眉之急，但F110作为正式动力装配F15则是在20年之后，2005年，F110－GE－129作为标准动力装上韩国的F15K战斗机，此前F15的正式动力还是F100。另外美国在80年代的F16生产型上就开始应用F110，先后使用F110的F16有批次30，批次40，批次50和批次60。特别是批次60，首批出口阿联酋，选用了F110家族中最先进的F110－GE－132发动机，强劲的推力使该批次的战斗机拥有无与伦比的实力。至于应用于F14B/D上的F110－GE－400发动机，可以这样说由于换了F110，雄猫才真正成为了天空的主宰，才真正成为飞行员放心的恋人。增加了超过4吨推力的雄猫，推比超过了1，过去为飞行员所病诟的喘振裕度低，失速等问题被一脚踢进了垃圾桶，过去的短处成为美国海军飞行员最值得夸许的长处。　

1986年，为了配合歼10战斗机的研制，以CFM56核心机经改进发展出一款大推力涡扇发动机配装歼10战斗机的规划正式立项。当时瞄准的目标就是F110…GE…129，随后就开始了核心机的改进工作，1987年，开始进入验证机研制阶段，1993年完成。之后开始型号研制，考虑将其作为歼11和歼10两种战机的动力，并申请了一架苏27作为试飞平台。可以说，这是一个极具风险的选择，我国的两种主力战斗机动力的宝都压在太行发动机的身上，一旦失败，对我国的国防和发动机发展都将造成无法弥补的损失。97年进入发动机与型号匹配的突击阶段。2000年底开始高空台试车。02年6月装单台太行发动机的苏27试飞台进行了首飞，02~03年开始试装歼10战斗机。05年5月11日开始定型持久试车，2005年11月10日通过长久初始寿命试车，05年12月28日完成定型审查考核。　

2003年，“太行”发动机研制工作进入决战决胜阶段。由于对发动机研制规律的认识和把握上还有不小差距，加上质量管理和工作作风等方面存在一些问题，导致研制工作几度陷入困境。先后经受了两次大的考验：一次是发动机在试车时，发生了高压压气机四级盘破裂事故；第二次是在高空台模拟试验和调整试飞中，先后暴露出一些技术问题，如高空小表速发动机加速慢等。　飞机在2003年8月下旬至9月上旬的试飞中，5个起落出现3次“特情”。2004年夏天，太行发动机在进行规定试飞时，发生发动机空中停车，虽然最后安全返回，但使太行发动机机研制陷入被动。　606所与行业内外的专家共同分析排故对策，并进一步做好故障研究和故障分析工作，先后完成17份故障计算、研究、分析报告，最后恢复了太行发动机的定型试飞。解决了如地面喘振、空中异常响声、试车温度异常和小发提前脱开等试飞中遇到的多种技术问题。　

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太行发动机细节　

在太行的早期型上，其高压涡轮叶片采用的是DZ125定向凝固合金，但定型批产估计会采�

《中国涡扇发动机最权威爆料》

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中国涡扇发动机最权威爆料- 第5部分