取得生产许可证，我国涡轴-16航空发动机来了

经中国航发官方微信号发布，3月11日，中国航发1300kW功率级涡轴-16发动机获得中国民航颁发的生产许可证（PC)，标志着中国民航正式批准涡轴-16进入民用航空市场。

而上一次关于1300kW功率级涡轴-16发动机最重要的时刻，要上溯到2019年10月10日，中国航发在第五届中国天津国际直升机博览会上召开1300kW级涡轴发动机（涡轴-16）型号取证发布会，宣布该型发动机正式取得中国民航局颁发的型号合格证。

其实，必要要提的是，涡轴16发动机的整个审定历时9年，先进进行了：部件性能试验和整机性能试验，离心叶轮完整性试验、低循环试验，两次防火试验，150h持久试验，发动机姿态试验，结冰试验、吞冰片试验，涡轴16发动机滑油箱防火试验等等。经多方协同努力，终于完成了涡轴16发动机审定基础中所确定的各项工作，于2019年10月8日获得了中国民用航空局的型号合格证。

涡轴-16发动机是中法首次以风险共担、对等合作方式联合研制的航空发动机，起飞功率不小于1240kW，重量不超过223.5kg，耗油率（最大连续功率状态）不大于294g/kW·h，实用升限6000米，可以满足AC352中型通用直升机或其他7吨级双发直升机的需要；发动机可靠性高，翻修间隔时间长，平均故障间隔与国际同类产品相当，达到了国际先进民用发动机的水平。

为满足直升机对动力装置的需求，2008年，中国航发东安与法国赛峰直升机发动机公司签署了《发动机研制、生产、销售及售后支持合作协议》。双方按照对等工作份额的原则（各占50%），联合研制一款先进的涡轴发动机，中方命名为涡轴-16，法方命名为“Ardiden 3C”，中国航发动研所负责中方份额的设计工作。涡轴-16发动机的顺利取证将对我国通用航空产业的发展形成有力的支撑，标志着中法航空高科技领域的务实合作取得了重要成果。

中国航发东安作为总承制单位，中国航发湖南动力机械研究所（简称中国航发动研所）作为中方总设计师单位，占合作份额的50%；法国透博梅卡公司占50%。研制阶段，中方主要负责压气机、附件传动系统和燃油泵等附件的研发及相关研制试验和适航取证试验。透博梅卡公司负责热端部件研制及相关研制试验和适航取证试验。

时间再往前推，2016年12月20日，1300kW级涡轴-16发动机配装AC352直升机，在哈尔滨成功实现首飞。在首飞过程中，发动机性能稳定，工作正常。

涡轴-16发动机的设计

涡轴-16发动机是一型单转子涡轴发动机，发动机本体由带防护径向进气装置、双级离心压气机、环形回流燃烧室、单级轴流式燃气涡轮、双级动力涡轮及高度集成式附件传动机匣等组成；发动机按单元体结构设计，由M01附件传动单元体、M02燃气发生器单元体、M03动力涡轮单元体等3个单元体组成，发动机重量为223.3kg；采用双通道全权限数字式发动机控制（FADEC）系统控制，由起动发电机起动。

涡轴-16发动机额定起飞功率为1243kW，最大连续飞行功率为1100kW，具备连续、2min和30s三种单发应急工作状态能力，且单发应急工作状态相对于起飞状态的功率提升率明显高于其他涡轴发动机，可在单发工作时提供更多的功率，有利于提高直升机的安全性。涡轴-16发动机的起飞状态耗油率低于0.287kg/(kW·h)，最大连续状态耗油率为0.294kg/(kW·h)，是目前世界上同功率级别中油耗最低的发动机之一；翻修间隔期设计值为5000h，代表了目前涡轴发动机的最高水平。

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涡轴16发动机采用动力涡轮轴与燃气发生器转子轴同心的结构布局，动力涡轮功率通过动力涡轮轴、功率输出轴传递给直升机传动系统；动力涡轮轴上集成了扭矩测量装置，位于前部低温区域，以提高发动机输出扭矩测量的可靠性；发动机功率向前输出，有利于避免因机动飞行时吸入尾气而带来喘振、停车等故障，便于直升机进/排气系统设计，有效减轻安装重量。

涡轴16 发动机总体布局和单元体划分示意图

发动机采用单元体设计理念，单元体界面简单清晰，更换单元体无需特殊工装，具备在外场更换单元体的能力。典型的案例就是将动力涡轮轴划分在燃气发生器单元体中，这样不但避免了轴承腔外露，降低了单元体被污染的风险，而且避免了轴承内外环分别处于不同的单元体，保持了轴承组件的完整性。单元体设计的实现，简化了产品维修程序，降低了维修难度，缩短了维修总时间，从而降低了全生命周期的运营成本和维修成本，提高了产品的市场竞争力。

结构上采用了共用轴承腔的设计方案，动力涡轮转子后部支点与燃气发生器转子后支点共享一个轴承腔和一路润滑油油路，使发动机总体结构简单且紧凑，简化了润滑系统设计（减少了滑油供油泵级数，简化了供油、回油油路）和通风通道设计，同时也简化了整机载荷传递路线，减轻了发动机重量，并提高了产品的安全性与可靠性。

发动机和动力系统的调整

压气机采用双级离心式压气机，在无进口可调导叶和级间放气装置、极大降低结构复杂度的情况下，保证了全包线工作范围内的高部件效率和安全裕度，具有零部件数量少、结构简单紧凑、抗沙尘和抗进气畸变能力强、可靠性高等优点，代表了当代先进压气机的技术水平。

高度集成式附件传动、油滤组件和成附件。附件传动机匣集成了传动、滑油箱、功率输出和滑油系统等多方面的功能；油滤组件集成了十多个燃/滑油附件，实现了燃油增压、燃/滑油的过滤、温度和压力测量、燃油加热、滑油散热、油滤堵塞旁通及指示的功能。附件传动机匣和油滤组件大量集成了内部油路和气路，使附件之间全部采用机匣内部油路连接，减少了零件数量。相对以往的发动机，涡轴16发动机的外部管路数量减少了约30%，提高了可靠性和安全性，有效降低了制造成本和使用成本。滑油泵与交流发电机、起动机与发电机、高/低压燃油泵均采用共轴、高速且小型化设计，减少了齿轮数量，节约了安装空间，能够缩减整台发动机的轮廓尺寸。

该型发动机主轴承采用了外环与弹支、安装法兰集成设计，简化了发动机结构且提高了转子稳定性，抑制了整机振动。主轴承采用环下供油润滑，与常规润滑方式比，同等油量的情况下，润滑效果更好，轴承发热得到改善，降低了轴承故障率，提高了轴承寿命。

在AC352上安装涡轴16发动机

控制系统为双通道FADEC系统，其主要附件，如电子控制器、燃油调节装置等均为双通道结构，并集成了独立的电子式超转保护系统，充分保证了系统的安全性和可靠性。此外，系统所有附件均为现场可更换单元，可有效提高发动机的维护性和维修性，从而降低全生命周期费用。

装有涡轴16的AC352于2016年12月20日首飞成功

为满足用户在更高的功率下悬停以执行搜救任务的要求，涡轴16发动机在设计中设置了30min全部发动机运转（AEO）状态，允许在AEO状态下连续工作30min，且不限制使用次数。

参考文献：

[1]中国航发：取得生产许可证！

[2]中国航发：涡轴-16发动机取得中国民航局型号合格证

[3]国际航空：以审查促型号发展——涡轴16发动机型号合格审定审查工作

[4]中国航发：【航发要闻】涡轴-16发动机配装AC352直升机成功实现首飞

[5]国际航空：你不知道的涡轴16，AC352动力之源

[6]石建成、单晓明、胡萍，等.《国际航空》2017年第1期

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整理：直观学机械

本文转载自公众号：直观学机械

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