【研报】航空发动机专题研究-低声轰鸣蓄势待发(42页)
航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,主要为航空器提供飞行所需的动力。它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性,是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。
航空发动机主要可分为三种类型,即活塞式、燃气涡轮式和冲压式,三种航空发动机特点及用途各不相同。目前应用最广的燃气涡轮航空发动机,其又可分为四类,分别为涡轮轴发动机,多用于直升机和垂直/短距起落飞机;涡轮风扇发动机,用于现今大多数飞机;涡轮螺旋桨发动机,主要应用于在中低速飞机或对低速性能有严格要求的巡逻、反潜或灭火等类型飞机;涡轮喷气发动机,主要用于超音速飞机。
就世界航空发动机发展史而言,液冷发动机在早期占据主要地位。1903 年,美国莱特兄弟把一台4 缸、水平直列式水冷发动机改装之后,在世界上第一架飞机——“飞行者一号”上成功进行了试飞。
自此之后,航空发动机开始蓬勃发展。两次世界大战时期,人们在战争目的的驱使下,开发了气冷星型式、直接注油式、涡轮组合式和低压点火式等一系列航空发动机。
第二次世界大战结束后,航空发动机的发展除了贡献于军事领域之外,被更多地利用于通航和民航领域。燃气涡轮发动机技术在此期间得到了长足的进步,涡喷、涡桨、涡扇和涡轴发动机先后问世。目前,航空发动机的发展已经相当成熟,未来可能向混合动力、智能控制、骨架结构等多个方向发展。
中国航空发动机的研制起步于上世纪50 年代,大大晚于欧美发达国家。因此在初期与国际先进水平存在较大差距,发动机的结构设计也主要依靠仿制。由沈阳航空发动机厂制造的涡喷5 是我国第一台涡喷发动机,即根据苏联BK-1φ 发动机的技术资料仿制而成。随后我国又先后完成了涡喷6、涡喷7 和涡喷8 的研制,逐渐由完全依赖国外技术到部分依靠自主设计转变。
进入上世纪70 年代,我国开始对航空发动机进行了部分的自主设计。如基于涡喷-7研制的涡喷-13系列发动机和基于英国斯贝MK202 的涡扇-9系列发动机。其中,涡喷-13 于1985 年开始装机试飞,满足了歼-8 Ⅱ飞机的研制进度。随后又开发了改进版的涡喷 13AII 作为 歼 -8 Ⅱ 的动力装臵。涡扇-9 则早在1975 年与英国签订“斯贝”MK202 型发动机引进合同后,在国内进行组装和试制生产并在1988 年在歼轰-7 战斗机上试飞成功。随后在2003 年实现涡扇-9 的全国产化,将其命名为“秦岭”发动机。
随着我国工业技术的持续发展,航空发动机的国产化自上世纪80 年代末开始得到了长足的发展。我国于1986 年研制成功了涡喷-14,是我国第一台完成自行设计、试制、试验、试飞全过程的航空发动机。目前,我国正在进行涡扇-13和涡扇-15 的自主研制和试验,涡扇-15 发动机已在2011 年完成了验证机的交付,标志着我国在航空发动机自主研制的征程上又迈出了坚实的一步。