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Military版 - 太行发动机寿命相当于俄制AL-31F的三倍
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世界上有文科生,才变得可爱为啥中国的航空发动机技术落后?【一】【二】
中国的新型发动机终于面世,俄罗斯:原来你们一直在骗我中国的发动机主要是不耐高温
我早就说过材料不是发动机的瓶颈,【涡扇发动机的寿命设计我们已经全面掌握】还有新材料航发涡轮叶片
谁给科普一下这个飞机发动机制造的难点究竟在哪里?中国发动机宣告大突破:军方首次证实歼20用WS-15!
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太行发动机寿命相当于俄制AL-31F的三倍上一页123下一页
论坛出处:西陆东方军事 作者:国防81 时间:2011-05-27 16:07:31 分享到搜狐微
博  导语:在国产涡扇发动机中,与AL-31F同级的就是由于研制进度落后没有赶上歼
10定型的太行发动机。根据资料推测,这款在中美蜜月期启动,按照国军标(很大程度
上参考了美国军用标准)体系研制的发动机,翻修寿命达到了800-900飞行小时,总寿
命在2000飞行小时左右。其中太行的翻修寿命竟然相当于原来涡喷7发动机(用于歼7战
斗机)的总寿命,1台太行发动机可以顶3台AL-31F。
空军5719维修厂成功将AL-31F发动机延寿至1500小时,并突破了21项关键技术,其
中三项关键技术更是直接与国产高推重比涡扇发动机相关。 根据解放军报、人民网的
报道,空军5719维修厂成功将AL-31F发动机延寿,主要得益于该工厂突破了航空发动机
再制造的21项关键技术。名词解析:“军用航空发动机再制造”是指对已经达到总寿命
或大修时限的发动机进行完全分解,通过彻底清洗、探伤,遴选出符合要求的零部件,
翻新成完全符合新发动机零部件。通过技术升级,“再制造”的航空发动机在性能和质
量上可以达到甚至超过正常生产的新发动机。而且在零部件再制造方面,“再制造”技
术比制造技术难度还要高。
通过对人民网文章的分析,笔者发现5719维修厂所掌握的再制造技术,不仅使众多
已经报废的AL-31F发动机“起死回生”。其中高温合金涡轮叶片再制造、粉末冶金涡轮
盘再制造和自动微弧等离子焊接,这三项关键技术更是与国产高推重比涡扇发动机相关
。直接地说,按照空军5719维修厂所掌握的技术来判断,中国发动机工业已经超越俄制
AL-31F,掌握了西方第3代军用涡扇发动机的制造技术。
以下为“高温合金涡轮叶片再制造”、“粉末冶金涡轮盘再制造”和“自动微弧等
离子焊接”三项关键技术的简要介绍。
涡轮是喷气发动机的核心器件,而其上的叶片因为要承受高达1000多摄氏度的高温
和巨大的旋转离心力,具有很高的加工难度。 “涡轮风扇发动机”和“涡轮喷气发动
机”的名称,之所以都带上“涡轮”就是因为涡轮是喷气发动机的核心器件。在航空发
动机内部,涡轮叶片主要负责将燃烧室高温燃气的热能和势能转化为动能,涡轮叶片需
要承受高达1000多摄氏度的高温和高速旋转带来的巨大离心力,是体现航空发动机技术
水平的核心部件。
为了提高涡轮叶片的耐高温性能,AL-31F发动机采用了ЖС26定向凝固合金精密铸
造叶片。也就是通过精密铸造技术干预高温合金结晶,使其内部晶体结构都向着受力方
向统一延伸,这样就可以极大改善叶片承受高速旋转离心力的性能。另外,为了增强叶
片的耐高温性能,AL-31F的涡轮叶片还采用了复杂的空心气冷冷却手段,涡轮叶片内部
是空心的,并且有复杂的气流冷却通道。
本篇文章来源于 www.xilu.com 原文链接:http://junshi.xilu.com/2011/0527/news_343_161177.html
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虽然采用定向凝固高温合金与空心气冷手段大大改善了AL-31F发动机的性能,但是极大
的增加了对其损坏后叶片再制造的难度。涡轮叶片再制造就是将损坏的涡轮叶片修复完
全使其能够像全新的叶片一样能够重新利用。对于AL-31F发动机的ЖС26定向凝固合金
涡轮叶片,修复损伤处时必须保证新铸造结晶与原来结晶方向吻合,也就是说不仅要接
上“断肢”还要保证“血脉”重新相连,否则新修复部分即便可以与原来的叶片看上去
融为一体,但是在高温强受力环境下立刻就会分崩离析。而且还要保证涡轮叶片复杂的
内部空气流道畅通,其难度比新生产一块叶片还要加大许多。
一片涡轮叶片的价值数倍于同等重量的黄金,5719维修厂攻克定向凝固高温合金叶
片再制造技术实现了涡轮叶片报废后的回收重新利用,不但节省了大量资金和贵重金属
消耗,还使中国摆脱了高性能涡轮叶片需要进口才能进行发动机维修更换的被动局面。
在太行发动机上已率先应用的国产粉末冶金涡轮盘(此图已装叶片),AL-31F发动
机由于涡轮盘很容易发生金属疲劳是其翻修寿命较短的重要原因。 涡轮叶片是安装在
涡轮盘上的,叶片上的巨大离心力载荷最终还是由涡轮盘来承受。另外涡轮盘的外缘和
叶片一样直接接触燃烧室冲出的高温燃气,内缘却连接在主轴上,工作温度较低。涡轮
盘内外缘的温差高达数百度,这就导致整体涡轮盘的内外缘受热程度不同变形程度也不
同,这种变形一般被称为“蠕变”。如果涡轮盘的抗蠕变性能不足就很容易出现裂纹并
且可能在巨大离心力的作用下碎裂,这不仅会限制发动机的寿命,也会极大影响了发动
机的使用安全。为了增强涡轮盘的抗蠕变特性典型三代涡扇发动机都采用了大直径粉末
冶金涡轮盘。“粉末冶金”就是将金属原料用超声波冲击成极细腻的金属粉末,然后在
模具里注入粉末进行高温锻造,通过高温强压将粉末压成一个极为致密的部件。
但是AL-31F发动机由于前苏联暂时没有攻克大直径粉盘的制造工艺,采用的是ЭП
742-ИД高强耐热合金制做涡轮盘,抗蠕变性能较差,而且耐热合金疲劳寿命也较短。
军用航空发动机在使用过程中经常出现大幅度的工况变化,飞行员为了做高强度的机动
经常反复快速推拉油门杆,这就导致涡轮盘经常要面对从低温到高温从低速到高速的剧
烈变化,很容易发生金属疲劳。AL-31F发动机没有采用粉盘,也是其翻修寿命较短的重
要原因。
不过,AL-31F发动机这一点缺憾,5719维修厂已经改善了。根据报道,5719维修厂
掌握了粉末冶金涡轮盘的再制造技术,而再制造技术难度明显高于制造,也就说明中国
不仅仅给AL-31F发动机更换了粉末冶金涡轮盘,而且更是掌握了新粉盘的再制造技术。
这项技术在AL-31F发动机总寿命延长近一倍的过程中也是非常重要的。
一般来说,喷气发动机压气机及涡轮风扇的叶片均用其叶身下的燕尾形榫头装于轮
盘轮缘的榫槽中,再用锁紧装置将叶片锁定。上世纪80年代中期,在喷气发动机结构设
计方面,出现了一种称之为“整体叶盘”或简称“叶盘”的结构。它是将叶片和轮盘作
成一体,省去了连接用的榫头、榫槽,使零件数目大大减少、结构简化、重量减轻,而
且还可消除空气在榫头与榫槽间的窜流,对压气机或涡轮风扇的性能还带来一定好处。
因此目前在一些新研制的发动机中整体叶盘得到广泛采用。整体叶盘的关键技术就是焊
接工艺一定要达到能让两个部件完全融为一体的技术水平。一般要采用电子束焊接、线
性摩擦焊接或者等离子焊接。
本篇文章来源于 www.xilu.com 原文链接:http://junshi.xilu.com/2011/0527/news_343_161177_2.html
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5719维修厂掌握的核心技术是自动微弧等离子焊接。等离子是指在标准大气压下温度超
过3000℃的气体,在温度谱上可以把其看作为继固态、液态、气态之后的第四种物质状
态。1960年以后,等离子这个词获得了新的含义,那就是电弧通过涡流环或喷嘴压缩而
形成的高能量状态。其焊接原理是:将等离子射流穿过整个焊缝并形成一个小孔这个小
孔随电弧的前移而闭合,等离子射流经过之处部件融化,经过之后融为一体。目前等离
子焊技术是用于整体叶盘制造和风扇压气机叶片再制造的关键。
掌握此项技术之后,只需要将已报废发动机的风扇或者压气机叶片的受损部位清洗
并且切割整齐,进行内部结构无损检测之后就可以利用等离子焊将部分新叶片焊接在老
叶片上即可重新制造出全新的风扇和压气机叶片。根据5719维修厂对这项技术的掌握程
度来看,中国生产下一代高推比航空发动机需要的整体叶盘技术也已经获得突破。
从官方对5719维修厂的报道来看,中国空军成功将AL-31F的寿命从900小时延长至
1500小时;并且,国产军用涡扇发动机技术已经完成对俄制AL-31F的超越,达到西方80
年代水平。随着太行的成熟,歼10、歼11等中国空军现役主力战斗机的“心脏病”已宣
告解决。贵为“工业之王冠”的航空发动机已经困扰中国太久太久了,这对关心中国国
防的人们来说确实是个好消息。 但必须看到的是,中国的航空发动机工业与西方先进
水平仍有20-30年的差距。在国产第4代战斗机研制的关键时期,中国的航空发动机工业
仍需要加紧努力,早日研制出与四代战机相配套的先进涡扇发动机。另外,在大型客机
所用的大涵道比涡扇发动机和直升机所用的涡轴发动机方面,国内与国外先进水平的差
距更大,更需迎头赶上。
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【在 w*********g 的大作中提到】
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