乌克兰才是真心好朋友!给了我们苦等突破的一技术:最终结果亮了

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据有关资料披露,在我国的航空发动机技术领域,终于有一项居于世界先进水平,那就是我国北京航空航天大学陈懋章院士团队研制的大小叶片压气机技术。该技术已成功的用于我国新一代大型直升机——直-18的首选发动机涡轴-6C上,解决了直升机动力局部受制于人的难题。直-18直升机目前是我军国产大型运输直升机的主力,原型为我国仿制生产的直-8直升机,主要用于海军的反潜,运输任务,由于高原性能不行,我国陆军在早期很少采购,基本是引进俄罗斯的米-8/米-17直升机。我国曾经有过全套引进米-8/米-17直升机生产线的想法,俄罗斯方面也表示同意,但最关键的发动机引进计划却遭到拒绝,原因是其VK-2500涡轴发动机由于特别适合在4000至6000米以上的高原上飞行,受到多个国家的欢迎,为联合研制生产VK-2500发动机的俄罗斯,乌克兰双方赚取了大量宝贵外汇,该“摇钱树”怎么会随便给别人呢?

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直到俄乌爆发武装冲突后,乌克兰的马达西奇航空发动机公司面临倒闭的危险,计划将一部分发动机生产线搬到我国,我国才有了生产VK2500涡轴发动机的可能,不过这个可能到现在还没真正实现,即使一切顺利的话,最早也要2020年之后了。近年来我国对直升机,特别是大型直升机的需求更为迫切,我军也做出了“优先发展陆军航空兵”的决定,我国的直升机工业有了一个大的发展,我军的第二代陆海兼用的大型直升机-直18A应运而生。该机为了提高高原飞行能力,除了采用复合材料螺旋桨提高升力,机身部分使用复合材料减轻重量以外,最重要的是在国产发动机上采用了陈懋章院士的压气机大小叶片技术。

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军事专家告诉记者,航空发动机压气机大小叶片技术是轴流压气机设计的一项前沿核心技术,早在20世纪70年代初,就有科学家提出这一构想。航空发动机为了不断提高推力,普遍采用了不断提高涡前温度的方法。温度越高,发动机推力越大。然而,目前高温材料的进步遇到了瓶颈,通过提高温度来增加推力的难度越来越高。除了提高温度以外,提高发动机空气进气流量,增加压气机增压比,也是增加推力另一个行之有效的方法。但是,提高压气机效率也有一定的风险,太多的空气经压缩后进入燃料室,如果设计不当的话,发动机压气机就容易产生喘振,引发发动机严重故障。大小叶片技术就是一个提高压气机效率的好方法,但是其研制难度极高,直到进入21世纪,美国才号称在该技术取得突破,并成功完成了配装大小叶片压气机的技术验证机试验。但到目前为止,没有在现役发动机上采用该技术的公开报道,原因不明。

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上世纪90年代,国内与美国同步,开始进行大小叶片技术的相关研究,北京航空航天大学陈懋章大小叶片课题研究组在全三维数值模拟分析方面进行了大量的研究工作, “甘坐十年冷板凳”,才积累了丰富的经验,在发动机压气机设计领域实现了重大突破。由于我国当时科研经费有限,大小叶片技术主要是通过计算机进行数值模拟试验,真正做的实物试验数据不多,要用在型号上风险很大。毕竟美国航空发动机两巨头之一,普惠公司PW6000民用涡扇发动机的惨痛教训就摆在眼前,该公司盲目相信高压压气机可以计算机模拟设计,计划三年就出发动机成品,结果设计完成后PW6000的高压压气机试车达不到性能要求,又迟迟找不到原因,经重大改进后,喘振余度还是不合格,最后不得已,找德国的MTU航空发动机公司合作,买了个高压压气机设计方案才解决问题,此时时间已过去6年,在市场上惨败。

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据公开资料报道,涡轴-6A原来由常州兰翔机械总厂负责仿制生产,但由于技术落后,一开始是不能满足高原需要,每年只是象征性的购买十几台发动机。在我国定下发展直-18的科研计划后,该公司自筹资金数千万元对涡轴-6进行改进,除了大幅延长首翻期寿命外,还甘冒巨大风险,引进陈懋章院士的大小叶片压气机技术,试图大幅提高涡轴-6的性能。经试验,在轴流压气机外径几乎不变的情况下,空气流量增加7.27%,采用大小叶片技术的涡轴-6验证机,增压比增加11.09 %,发动机的输出功率提高20个百分点,达到1800马力。耗油率反而下降了3%,充分发挥出此型号发动机的性能。并且更让人满意的是,其海洋高温,陆地高原性能也大幅提高,满足了我军直-18上高原的迫切需要。

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据常州兰翔机械有限责任公司发动机研究所所长事迹简介透露,采用大小叶片技术的涡轴-6C发动机经过多年的实际考验后,已正式完成设计定型。据悉,直-20的首飞发动机也是采用涡轴-6C,该厂重新焕发了生机。据悉,该厂还在进行压气机的进一步改进,某先进压气机创新预研项目也顺利完成,预计可将发动机功率提高到2000马力,进一步满足直-18的改进改型,如宽机身型直-18的需要。目前,大小叶片技术只有中美两国掌握,涡轴-6的仿制原型机生产商——法国赛峰集团当得知这一消息时一开始并不相信,直到采用大小叶片技术的第二款发动机,涡轴-8发动机的某款改型被非官方公布后,才相信我国掌握这一技术,并多次提出技术转让和合作事宜。

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为迅速提高我国的涡轴发动机研制水平,我国决定和法国赛峰集团合作研制新型发动机,即所谓的“涡轴-16”,涡轴-16实际上由法方研制的阿蒂丹3发动机改进而来,功率可达1700至2000轴马力,从理论上说,可以满足直-15,直-18,直-20,甚至直-10的改进需要,可谓诚意十足。其热端涡轮燃烧室等由法国研制生产,其冷端压气机由中国研制生产。据资料披露,涡轴-16的压气机很可能采用了大小叶片技术,法国人学习我国的压气机技术,我方学习法方的燃烧室和涡轮技术,各取所需,但能学会多少,就要看各自的本事了。


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