07.31 歼20国产发动机与世界第一到底还差多远?专家的话让人清醒

歼20国产发动机与世界第一到底还差多远?专家的话让人清醒

7月31日,媒体报道称,称我国首次公开披露太行发动机可靠性性能指标,已从可用向好用发展。该媒体称,据公开资料透露,太行发动机平均故障间隔时间指标呈不断增长趋势,此前的2004年“太行”发动机试飞时,左发突然因机械故障停车,当年五次起落出现3次“特情”,包括空中停车,从最开始的48.5小时出一次故障,增长到104.4小时才出一次故障,空中发动机停车率由每1000小时停车13次,减小到每1000小时停车1到2次,大幅度提高了可靠性和可维修性,装备歼-20的某“太行”改进型发动机,其停车率应不大于120小时。与国际先进水平相比,特别是发动机空中停车率,已经赶上发达国家30年的水平,但与现在的F-135、F-119还是有一定差距,这小小的差距就是发动机发展落后的一个表现。例如,上世纪60年代,普惠公司为美空军的F-15重型战斗机研制了推重比为8的高性能涡扇发动机F100-PW-100,但F-15在1974年装备部队后5年内共发生了近750起与发动机相关的故障,致使F-15战斗机一度全面停飞。

歼20国产发动机与世界第一到底还差多远?专家的话让人清醒

从国外公开资料可知,F100-PW-100平均故障间隔时间指标仅为9.4个小时,而发动机空中停车率数据在普惠公司的“努力”下,竟然一直都没有资料,让人大呼有趣。直到1986年,F100-PW-100的重点改进型号F100-PW-(200)220系列投入使用后,新一代F100系列发动机的平均故障率才大幅提升至147小时,发动机空中停车率则达到每1000小时停车0.1次。而与F100-PW-(200)220系列竞争的GE公司的F110系列发动机,平均故障率更是提高到175小时,而发动机停车率更是达到惊人的每1000小时停车0.01次。

歼20国产发动机与世界第一到底还差多远?专家的话让人清醒

我国的“太行”发动机平均故障间隔时间(104.4小时)虽然不如美国F100发动机改进型和F110发动机,但稍好于于台风战斗机的EJ-200发动机(100小时),但是空中停车率就差距太大,究其原因,是因为该发动机在试飞定型期间由于种种原因,参与试飞的航空发动机仅13台,总飞行时间有限,由于在设计定型试飞中未发生空中停车事件,造成在定型生产交付部队后,空中停车率频发,不得不花大量的时间和人力物力进行排故。实际上,据外媒报道称,“太行”发动机实际上和F110系列发动机采用同一核心机,按理说,如果排除了生产质量问题,不应该有那么高的空中停车率。以前的公开资料称,一般认为是由于飞行员没有掌控好发动机推力-速度特性操作不当,使飞机超出了飞行包线右边界,造成发动机加力喘振导致,采用的的解决方法是柔和拉杆,对进气道空气流量调节板参数进行优化解决。

歼20国产发动机与世界第一到底还差多远?专家的话让人清醒

近日,发布的最新公开资料披露了造成这一问题的根本原因。该资料称,由于我国的地面发动机高空试车台和飞机发动机飞行试验台的技术并不完善,因此发动机推力-速度特性实际上是不完全准确的。目前国外空中推力测量方法主要为为燃气发生器法,该方法除了要在飞行台上的试验发动机各流道截面上加装大量的温度、压力、流量等传感器外,还需建立发动机部件特性曲线和复杂的计算模型才能获得总推力数据。虽然国内开展了各种研究,取得了一定的研究成果,但笔者认为,目前为止国内仍然未完全掌握该方法,特别是由于飞行台不能做超音速飞行,主要是利用现役战斗机进行试验,而战斗机发动机空间十分紧张,无法加装大量传感器,因此无法获得精确的超音速推力-速度特性。

歼20国产发动机与世界第一到底还差多远?专家的话让人清醒

进入90年代后,随着推力矢量技术的进步,为了精确的测量矢量推力数值,而适合高空台的燃气发生器法却无能为力,因此美国NASA德莱顿研究中心于1998年在F-15飞机上开展了全包线范围内发动机推力直接测量飞行试验,并发表公开论文称,直接测量飞行试验和燃气发生器法测得的推力数据几乎一致,完全能满足发动机推力-速度特性精确空中数据需要。我国科技人员受此启发,立即开始了了航空发动机推力直接测量技术研究,由于该技术方法改装测试简单、测试可靠性高,甚至无需建立复杂的计算模型,测量精度能够满足工程要求。

歼20国产发动机与世界第一到底还差多远?专家的话让人清醒

经努力攻关,我国试飞科研人员掌握了该项技术,据资料推测,已在歼-11战斗机上开展了某小涵道比涡扇发动机总推力直接测量飞行试验,获得了不同高度和飞行马赫数下的总推力,并分析了发动机总推力的特性规律。值得一提的是,试飞科研人员在获取数据时发现,在1.01倍音速之间如此之窄的跨声速范围内,总推力随飞行马赫数呈现急剧增大的趋势,发动机推力竟然迅速增加了20%,空气流量也骤然增加15%,这也许就是太行经常空中停车的根本原因。随着该现象的发现,我国科研人员就可以有的放矢的采取解决措施,从根本上解决太行的空中停车现象。


分享到:


相關文章: