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整机丨608所:领证了!一文告诉你我国自研的1000kW级涡轴航空发动机如何国际先进

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重磅!我国自主研制的1000千瓦级民用涡轴发动机AES100在北京获颁中国民用航空局(CAAC)型号合格证,这标志着我国已经具备了按照国际通行适航标准自主研制先进民用涡轴发动机的能力

涡轴发动机是直升机的“心脏”,也是直升机的动力之源。型号合格证是适航取证三证之一,是指民用航空适航当局对民用航空器、航空器发动机设计批准的合格凭证。此次获颁型号合格证的AES100发动机是我国第一型严格按照国际通行适航标准自主研制、具有完全自主知识产权的先进民用涡轴发动机。

该型发动机设计功率1100千瓦,耗油率0.276kg/(kW•h)、首翻期3000小时,采用先进材料和功能部件,具有高效率、低油耗、长寿命、高安全性等优势,可满足双发5~6吨级直升机和单发3~4吨级直升机动力需求,综合性能达到当代国际先进水平。

中国航发1000kW级先进民用涡轴发动机(AES100)于2016年7月立项,严格按照适航规章CCAR-33部要求研制,采用了中等热力参数、高部件效率及低成本、长寿命、高可靠性技术路线。在型号研制过程中,中国航发充分利用新型举国 体制优势,构建“小核心、大协作,专业化、开放型”科研体系,集 合全国27个省市800余家单位研制力量,突破高效率压气机、低油耗长寿命结构布局、全权限数字控制系统等数十项关键核心技术。关注公众 号: 两机动力先行,免费获取海量两机资料,聚焦两机知识和关键技术!

AES100具备了当代先进涡轴发动机气动和结构布局特征,由“轴流+离心”组合压气机、环形回流燃烧室、双级燃气涡轮、双级动力涡轮、附件传动等部件以及全权限数字式电子控制(FADEC)系统和健康管理系统组成。发动机寿命、耗油率等技术指标达到当代国际同类涡轴发动机先进技术水平;发动机配有独立的健康管理系统,目标价格与国际同功率级发动机相当,运营维护成本低,全生命周期经济性好,适航取证后可在我国广阔领域安全可靠使用。

寿命和可靠性

压气机采用整体叶片盘,应力低、可靠性高;采用了双级燃气涡轮结构,既保证了涡轮高气动效率,又大幅降低了涡轮叶片和轮盘负荷,提高了燃气涡轮蠕变寿命和低周疲劳寿命;新颖的轴承共腔结构,缩短了发动机轴向长度,简化了发动机构型;轴承环下供油技术改善了轴承润滑冷却效果,提高了轴承寿命;部分零部件采用了整环结构,无余量整体精密铸造成形,大幅减少零件数量;附件传动机匣采用了管路内置和成附件集成化方案,使外部管路减少了50%以上,提高了可靠性。

安全性
发动机动力涡轮通过叶片脱落包容性设计,避免因负载丢失导致涡轮破裂击穿机匣,提高了发动机安全裕度;采用双通道全权限数字式控制系统和多余度设计理念,具有燃气涡轮转速和动力涡轮转速双重超转保护功能,提升了系统的安全性;燃油系统、滑油系统以及成附件均采用了防火设计,确保发动机在意外失火危险状态下的安全。创新研发了健康管理系统,拥有机载发动机监控装置(EMU)和地面分析系统两个部分,具有性能预测,寿命管理,振动诊断,润滑系统磨屑检测等功能,可有效地提高使用安全性和维修性。
整机适航试验

AES100整机吞水试验

AES100整机喘振试验

AES100整机结冰试验

经过全方面的验证,AES100发动机在结冰、暴雨、强电磁环境等复杂条件下都可安全稳定工作,配装的直升机可在6000米高空以下执行巡逻、救援、观光、公务飞行等多种任务,有力促进低空经济发展。AES100发动机后续改进改型,还可衍生发展出多种能力的发动机和轻型燃机等产品(发展900千瓦级涡桨发动机、1000公斤级推力涡扇发动机和1000千瓦级地面轻型燃机),能够用于中小型涡桨飞机、喷气公务机和地面移动电站,用途广泛。

整机结冰适航试验

整机结冰试验是利用特种设备模拟恶劣的结冰天气条件,验证发动机在这种环境下工作时的安全性和可靠性。关注公众 号: 两机动力先行,免费获取海量两机资料,聚焦两机知识和关键技术!

试验时,科研人员利用设备向发动机进口气流喷射水雾,模拟发动机空中飞行可能遇到的大气云雾结冰环境,来考验发动机在结冰形成和脱落过程中的稳定工作能力。在通过结冰包线等数十个试验项目后,科研人员判定,AES100发动机达到设计目标和适航要求。

中国工程院院士尹泽勇表示,航空发动机的防结冰设计和试验能力,既是发动机研制的核心技术,也是发动机通过适航取证必须攻克和掌握的技术。我国首次完成整机结冰适航试验,对于加快航空发动机自主研制具有重要意义。预计未来二十年,中小型航空发动机总需求量会达到近1.3万台,总价值超过1300亿元,加快打造更加强劲的“中国心”是发展低空经济重要的支撑。

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来源:两机动力先行
振动疲劳燃烧航空电子铸造材料传动控制试验
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首次发布时间:2024-09-10
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两机动力先行
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航空发动机(aero-engine),是一种高度复杂和精密的热力机械,作为飞机的心脏,被誉为“工业之花”。它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性,是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。目前,世界上能够独立研制高性能航空发动机的国家只有美国、俄罗斯、英国、法国、中国等少数国家,技术门槛非常高。航空发动机产生推力基本分为四个阶段。喷气式发动机和活塞式发动机都需要经过进气、加压、燃烧和排气四个工作过程。空气首先进入的是发动机的进气道,经过压气机加压后进入燃烧室与燃料混合燃烧,燃烧室产生高温高压的能量气体传送给涡轮,涡轮做功经涡轮轴为发动机运行提供动力,从而推动飞机运行。航空发动机结构比较复杂,主要由进气装置、压气机、燃烧室、涡轮、排气装置五大部分组成,其中压气机、燃烧室、涡轮是其三大核心部件,三者也被成为核心机的组成部分。核心机囊括了推进系统中温度最高、压力最大、转速最高的组件,发动机研制过程中80%以上的技术问题都与核心机密切相关,是航空发动机研制难点较为集中的环节。 喷气发动机(Jet engine)是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。大部分喷气发动机都是依靠牛顿第三定律工作的内燃机。广义上的喷气发动机包括火箭发动机和空气喷气发动机。火箭发动机的燃料和氧化剂均由飞行器携带,包括固体燃料火箭发动机和液体燃料火箭发动机, 特点是能在大气层外工作;空气喷气发动机不自带氧化剂而从大气中吸取空气作为氧化剂,包括冲压发动机、脉冲发动机、涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机等。在现代航空运输飞机上使用最多的空气喷气发动机是涡轮风扇发动机,其特点是推力大、噪声小和耗油率低。80多年来,喷气式航空发动机一路坎坷,一路创新。如果罗列一下,创新点其实数不清,但是如果想要短平快地浏览一下。那么以下这10次创新行动可以作为典型案例加以考虑。 1 德国容克尤莫004B尤莫004B素来被称作“涡喷王子”,是世界上第一款量产涡喷发动机。2 通用电气I-40/J-33 I-40是第一种利用喷射水和酒精提升动力的量产喷气发动机。3 1946 罗罗“达特”涡轮螺旋桨发动机 1946年的罗罗RB.53“达特”(Dart)是涡轮螺旋桨发动机的早期杰作,是维克斯“子爵”——世界上首款投入运营的商用客机的动力系统。4 普惠J-57 1953年在JT-3(JT-3是波音707和道格拉斯DC-8的动力)基础上发展的J-57是世界上第一种采用双转子设计的轴流式喷气发动机,具有相当好的加速性能。J-57也是世界第一款推力超过10000磅的发动机。免费海量资料公众 号后台发送: 两机资料 5 通用电气J79 1955年推出的通用电气J79率先采用了可调定子设计,通过调整进气导流片的角度,让发动机在更宽的环境中保持良好工作状况。6 1960s 罗罗 “康威”涡轮风扇发动机 20世纪60年代投入使用的罗罗“康威”发动机成为世界上第一种量产涡轮风扇发动机。7 1969 罗罗RB211三转子涡轮风扇发动机 RB211以59000磅的推力,成为大型商用飞机动力典范。RB211及其三转子技术衍生出的“遄达”系列航空发动机,奠定了罗罗此后半世纪的江山。8 1970s 普惠F10020世纪70年代研制完成的普惠F100双转子涡扇发动机是首次把推重比提升到接近8的军用发动机。9 1990s 普惠F119涡轮风扇发动机 F119涡轮风扇发动机是首款推重比实现9一级的涡轮风扇发动机。F-22的超音速巡航能力,几乎全要依赖它。10 2000s 普惠PW1000G齿轮传动风扇发动机 普惠提出了用行星齿轮系驱动风扇的新办法,由此产生PW1000G系列齿轮传动涡扇发动机,实现了风扇、低压压气机/低压涡轮、高压压气机/高压涡轮三种转速。关注公 众号: 两机动力先行,免费获取海量两机资料,聚焦两机关键技术!航空发动机需要一个相当完整的工业教育生态系统来提供所需的人力和技术资源,至于动辄数十亿美元乃至更高的资金,更是不在话下。这种工业教育生态系统的建立是一个大课题,对于工业化和工业文明程度低、教育文化发展程度较低的国家,几乎是不可能完成的任务。中国航空发动机研发能在上世纪90年代以后发力提速,要感谢改革开放带来的工业化和教育化成果不断丰盈。 航空发动机不是短平快项目。修炼航空发动机技术,更像是修炼绝世武功。面对秘笈,看上一年,练上三十年,方可略有小成。但是更难的问题在于,别人不会把发动机的秘笈给你,你的秘笈只能自己琢磨自己摸索自己书写,写的对不对,全靠不断实践来检验调整。不练行不行?如果要成为科技强国,航空发动机就不能成为缺项。这项绝世武功,练了就是九死一生——创新本来就是九死一生,不练就是十死无生。当然这里说的生死,是成为科技强国理想的兴衰。声明: 本文来源于网络, 仅供交流分享, 若涉及版权等问题请留言, 我们会及时处理 来源:两机动力先

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