一部航空发动机的内部零件,从几万个到几十万,建造复杂难度之大,超乎想象,现在全世界能建造航空涡扇发动机的国家,更是屈指可数,目前在涡扇航发生产方面,美、英、中、法、德等5个国家具有相关的技术和能力。
建造航空发动机的水平,是一个国家工业制造能力的综合体现,现在我国通过不懈努力,经过67年的时间不断在这个领域深耕,终于成为世界上有数的几个能建造航空发动机的国家之一。
现在我国的涡扇航发设备,已经达到推力超过60吨,成为世界领先的水平。涡扇发动机的建造难度非常大,早期我国开始在航发设备起步时,缺少专业的技术人才和经验,还没相关的材料等,这些都让我国的航发研究举步维艰。
后来多方学习借鉴和自主创新,涡扇10型太行发动机,以及后来的涡扇15峨眉相继问世,为中国航空发动机提供了基础的保障。
但是在技术和竞争水平方面,和西方发达的航发水平比较,还有明显的差距。而且面对不断提升的航空飞行器的动能续航等需求,也有亟待解决的技术升级问题。
为什么说涡扇发动机制造难度非常大呢?
其实关于航发设备在国际上都是普遍意义上难以建造的高端的装备之一。
航空发动机内部传动结构非常精密,对于小到纳米级的零部件,都要分毫不差,因此航空发动机被认为是飞行器最重要的核心部件。
航发设备发展到现在,已经是以研发涡扇发动机为主流,这种发动机为什么非常难建造?因为加工的工艺和所需要的特殊材料,难度都太大了。
航空发动机是通过多学科协同工作实现动力支持的设备,主要由进气道、涡轮和尾喷管、燃烧室和压气机等五部分构成,只有它们精准合作,才能给飞机提供强大的推力和动力,才能让飞机能平稳高效安全的起飞和降落。
航发的进气道就是让气流通过的装置,要在任何天气和气流不同的环境下,以最小空气流动的损失,为空气压缩机引入充足的空气,不管任何状态下,进气管道都会保持空气流动均匀,而不受外部环境的干扰和影响,这些都需要从设计角度,进气格栅的气流控制等,叶片的稳定程度综合配套才能实现。
这些精细部件的首要条件是设计合理,比如进气方式就包括正面进气,两侧进气和腹部,机翼和背部等多达六七种方式,发动机上的零部件特殊成分的金属材料打造,才能具有耐高温耐低温等稳定的性能。
尤其像发动机风扇叶片就属于世界级的高难度零部件之一,还有发动机的燃烧室,周边的隔热层材料,要能隔绝千度以上的高温,这些都需要专利技术去实现。
空气在一秒的时间内就能通过进气管道进入压气机,而这个吸气量非常大,然后几乎用一分钟左右的时间又把这些空气压缩排放完,循环这个过程。
当空气从进气管道进入压气机内部,叶片就要高速稳定旋转,实现隔绝热能的压缩,把空气压力提高到需要的数值,为气体在燃烧室创造条件。
轴流式压气机体积较大,适用于大型的货运机型等,离心式压气机的体积相对较小,一般使用安装在民航客机上,它的空气轴,内部构造精细,压气机内部有转子旋转压缩空气,静子微调改变气流方向和状态,这些专业的工作原理,理解起来很晦涩难懂。
简单举例来说,就能明白为什么说建造难度大了,航空发动机的进气道的空气用压气机迅速压缩,这个过程非常迅猛和快速,相当于一个大超市的面积,迅捷的时间里,压缩成一个鸡蛋大小。
这个压缩比是非常惊人的,而且循环往复这样工作,可想而知对于航发内部构造的稳定,承受高温转速的隔热材料质量,内部各个装置的协同运转精准度,都是需要极高的加工工艺才能实现,因此航空涡扇发动机的建造也是非常难。
我国现在随着技术不断提升,从涡扇10基础上,发展涡扇10系列航发装置,现在开发出涡扇10B型航发,涡扇10C型等,随着各型涡扇发动机的技术不断提高水平,我国空军现在实现了全部飞行器都换装中国芯,使用国产的航发设备为续航提供充足动能,未来我国的航发领域,在涡扇发动机方面,还将大有作为!
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