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军民融合:发展航空发动机 我们是认真的

2018-06-21 10:46 来源:科普中国-军事科技前沿 

  出品:科普中国军事科技前沿

  作者:程笑颜工作室

  监制:光明网科普事业部

  “航空发动机”被称为工业皇冠,其发展需要大量投入与长期积累。我国航空发动机产业经过数十年发展,已经取得了举世瞩目的成就。推进航空发动机产业的军民融合,可以最大程度地缩短研发周期,促进创新,推动产品系列化发展。

  我国目前对航空发动机产品军转民最为成功的案例当属中国航空动力机械研究所的涡轴发动机。该研究所的涡轴-8发动机是我军直-11型2吨级直升机与直-9型4吨级直升机的动力。2012年,以直-11为基础改装而来的“AC-311”型小型民用直升机取得合格证,随后2014年,以直-9为基础发展而来的“AC-312”型小型民用直升机取得合格证。而这两款直升机均采用“涡轴-8”发动机作为动力,实现了涡轴发动机领域的军转民发展。

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AC-312型小型民用直升机

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涡轴-8型发动机

  而在涡扇发动机方面,军转民工作的急先锋则是涡扇-10太行发动机。在2017年举办的北京航展上,中国航空发动机集团展示了多款以太行发动机为基础衍生而来的民用燃气轮机,并实现了一机多型。在太行一款发动机的基础上,搞出了三款不同功率的燃气轮机。它们分别是:QD-70燃气轮机,QD-185燃气轮机以及QD-400燃气轮机。QD两个字母表示“发电用燃气轮机”,而后方的数字表示功率,太行一款核心机衍生出了7兆瓦、18.5兆瓦以及40兆瓦三款民用燃气轮机,可谓是硕果累累。而在研制过程中,为了实现QD-400型燃气轮机高达40兆瓦的功率,还创新地采用了“间冷回热”技术,通过“中冷器”降低压气机温度,进一步压缩了空气密度,增大空气流量。而在燃气轮机后部,采用了回热再生循环装置,将排出的废热循环利用,有效增加燃气效率。间冷、回热两管齐下,将基础功率18.5兆瓦的太行生生提高到40兆瓦,热效率高达42%,达到了国际领先水平。

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涡扇-10太行军用航空发动机

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间冷回热燃气轮机工作原理

  而在民转军领域,我国目前还处于初期阶段,需要做的功课还有许多,其中较为典型的案例为加拿大普拉特惠特尼公司的PT-6系列发动机在我军直-8改型直升机上的应用,我国直-8系列直升机在不断地改善中,已经发展出海军型号的直-18系列,陆军型号的直-8G以及武警使用的直-8WJ等第三代直升机。由于三代直升机对功率和高原性能的需求,早期型号直-8采用的国产涡轴-6系列发动机油耗、涡前温度、寿命以及功重比等指标不能满足直-8系列的新型号性能。为此,我国进口了加拿大的PT-6B与PT-6C涡轴,其高达1470千瓦的起飞功率可以完美适配我军的直-8改型三代直升机。算得上是取他国之长,补己之短。

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直-18舰载直升机

  然而,国防现代化绝对离不开自主自立。为此,我国大力发展涡轴发动机工业。终于在2016年的珠海航展上,展出了我国自主研制的1600千瓦涡轴发动机,实现了对外国产品地超越,其更强劲的性能,可使我军直-8改进型直升机实现更强的运载能力与高原性能。

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1600KW级涡轴发动机

  而在民用大涵道比涡扇发动机领域,我国奋起直追,已经研制有国际先进水平的CJ-1000A型发动机,未来将作为国产大飞机C-919的动力。CJ-1000A型发动机涵道比高达9一级,采用大曲率、超宽弦风扇设计,拥有高涡前温度、陶瓷基涡轮叶片、整体叶盘与复合材料机匣等多项先进技术。其性能指标基本与CFM集团的LEAP-1X系列以及普惠集团的PW-1000系列发动机在同一代。如此优异的发动机,完全可以实现军民融合应用。考虑到我军运-20大型运输机目前还在采用涵道比仅有2.4的老式D-30KP2/涡扇-18发动机,而正在测试的涡扇-20发动机也只是13吨级的国际三代产品。因此,拥有国际四代水平的CJ-1000A发动机如果能够实现民转军,将会极大地提升运-20的起降距离、运载能力等多方面性能。

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  运-20大型运输机

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CJ-1000A大涵道比涡扇发动机

  通过军民融合,对我国航空发动机领域实现盘活存量资源、促进创新发展有着巨大的推进作用。可有效提升我国航发研制效率、促进军工产业升级。(本文图片来自网络)

[责任编辑:赵清建]

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