推力达到35吨,俄最大航发项目靠谱吗

国际金属加工网 2018年06月13日

2018年5月20日,我国最大新闻通讯社新华社网站报道,我国自主研制的大型客机发动机验证机(CJ-1000AX)首台整机在上海点火成功,核心机转速最高达到每分钟6600转。中国航发商发公司负责承担CJ-1000AX研制工作,2017年12月首台整机完成装配,2018年3月30日在上海临港总装试车台完成了全部调试工作,并通过了试验前评审。此前在2016年12月,中国航发商发与中国商飞签订C919飞机系列动力装置意向书,被正式确认为C919飞机国内动力装置提供商。同月,中国航发商发公司与中国民用航空适航审定中心签署合作框架协议,于2017年4月向中国民用航空适航审定中心递交了为国产大飞机配套的唯一国产动力CJ-1000A项目适航工作联系函。

1528851617634037610.jpg

2017年12月25日,首台大型客机发动机验证机CJ-1000AX在上海完成装配(工业和信息化部图片)

与此同时,我国与俄罗斯正在联合发展大型宽体客机CR929(中俄双方于2017年9月29日联合公布该编号)。俄联合发动机公司2017年9月20日宣布,该公司和中国航发集团公司正式签署了合作开发大涵道比涡扇发动机的备忘录,而俄罗斯PD-35项目所积累的科技储备将得到广泛应用。

1528851658822066193.jpg

CR929大型宽体客机想象图(中国商飞图片)

PD-35是俄罗斯首次研制的推力达到35吨的发动机,作为对比,超重型运输机安-124的D-18T发动机的推力为23吨,此种尺寸的发动机在苏联、俄罗斯航空历史上都是绝无仅有,可以说,PD-35发动机项目是俄罗斯当前航空制造领域最大的项目之一,具有深远的战略意义。

一、项目概况

俄罗斯联合发动机制造集团(ODK)下属的“航空发动机”公司负责PD-35发动机的研制工作。项目工作计划在2016年夏天获得批准,目前刚刚开始燃气发生器研制,预计2023年将制造试验样机,批生产在2028年开始。PD-35发动机将应用复合材料和一系列当前发动机并未使用的新技术,俄罗斯已经为该项目划拨了总统基金中的1800亿卢布,用于在设计、材料、试验等领域进行系统的准备工作。

PD-35发动机是俄罗斯航空工业领域中一个非常值得骄傲的项目,将在最大程度上应用国有配套产品。与PD-14发动机项目类似,该项目将在国内企业间进行广泛的合作,联合飞机制造集团(OAK)和联合发动机制造集团、以及大量科研机构参与了此项目。例如,全俄航空材料研究院(VIAM)为其研制新型材料,中央航空液压研究院进行发动机短舱和挂架的最佳外形研究,而应用机械研究院为“航空发动机”公司提供物理学数学仿真等帮助。俄罗斯在PD-35发动机基础上未来将继续研制起飞推力达到50吨的发动机。


1528851694936059739.jpg

2017年7月,俄在莫斯科航展上展示的配装MS-21的PD-14发动机及其短舱模型(中国航空工业发展研究中心,许佳摄影)

总之,PD-35发动机项目不仅是产品研制项目,还将发展并加强俄罗斯在结构设计、工艺材料方面的能力,甚至带动国家经济进步。

二、研制准备

俄罗斯航空发动机研制业内人士认为,新型发动机的研制时间要比飞机的研制时间长1.5~2倍。俄罗斯正进行试验的PD-14发动机的燃烧室和风扇技术会应用在PD-35发动机上,能够一定程度缩短PD-35的研制时间,但也只能提供部分必要的性能,实现其他的性能参数还需要大量的科技储备、试验基础建设和生产能力改造。本文从材料和试验两个方面对PD-35项目的准备工作进行介绍。

1528851729951023122.jpg

联合发动机制造集团早期制定的民机发动机产品发展路线图,从PD-14到PD-24、PD-28,再到PD-35,数字表示推力等级,单位是吨力(俄联合发动机制造集团图片)

(1)材料准备

PD-35发动机将通过广泛应用包括复合材料在内的新材料,获得较高的性能。首先,联合发动机制造集团同全俄航空材料研究院合作,研制俄罗斯航空工业历史上第一批复合材料涡轮风扇叶片。可以预见,最初的PD-35仍旧是金属叶片,但是在项目研制后期,有可能制备复合材料叶片。

另外,俄罗斯全俄轻金属研究院开始研究试验技术,用于制造双金属涡轮盘毛坯,以及用最新的热强镍合金制造具有可变结构的涡轮盘。这项工作是该研究院在推力35~50吨的PD-35项目中主要科学活动方向之一。研究院的科研工作根据“航空发动机”公司提供的技术任务书进行。该研究院还在对最新的高温强度镍基粉末高温合金VV753P进行试验和检验。VV753P合金的研制充分吸取了全球粉末金属的研制经验,采用高熔点稀有金属——钽和铼,能够极大的提高合金性能:持久强度、抗蠕变性和高温耐腐蚀性,并降低疲劳裂纹扩展速率。经验表明,用VV753合金制造的涡轮盘毛坯极限强度不低于1600兆帕,750°С时,长时使用强度达770~800兆帕。

(2)试验准备

目前俄罗斯国内缺少用于发动机精加工和同尺寸类型发动机的试验基础。为此,“彼尔姆发动机”公司应当在2021-2022年前为PD-35项目建设试验站,发展台架试验设施,预计建于郊外的试验站将包括后勤中心,总装和试验准备车间,以及全套的试验台架。

微信图片_20180613090029.jpg

联合发动机制造集团的郊外发动机试验站发展战略(俄联合发动机制造集团图片)

在发动机研制过程中,并不是所有新发动机的部件都可以通过数值模拟研制,还需要制备实物零件进行试验,对试验结果进行数据处理并重复试验。因此需要先于发动机研制建立试验基础。对PD-35发动机来说,风扇直径3.1米,发动机最大直径接近4米,该发动机不能以装配好的形式运输到试验站。因此,俄罗斯或将先向试验站输送部分部件、机匣,在试验站完成装配后进行发动机试验,试验完成后拆解,送往飞机制造厂重新组装,安装在机翼下方与飞机一同进行试验。

1528851829265091468.jpg


在PD-14燃气发生器研制经验基础上研制标号为“10(9+2)”的燃气发生器(俄联合发动机制造集团图片)

“彼尔姆发动机”公司的郊外试验站将建造8个试验台,包括用于高压压气机试验的部件试验台,用于部分和全尺寸燃烧室试验的台架,真空试验台用于转子部件,封闭式试验台用于燃气发生器试验,用于全尺寸发动机试验的台架和准备车间各两个。其中开放式台架可进行不同形式的试验:声学、冰冻试验、鸟撞试验、叶片断裂试验等等。

三、技术特点

目前PD-35发动机研制项目预算总共1800亿卢布,其中1200亿直接用于发动机研制,包括设计局和科学院的工作,项目计划使用的新技术包括:

——采用树脂基复合材料制造发动机零部件;

——采用复合材料制造层流环绕的大尺寸发动机短舱;

——利用增材制造技术制造大型复杂剖面机匣零件;

——应用新的热强合金和金属间化合物;

——研制低辐射燃烧室。

此外,俄罗斯建立了完整的投资计划,用于“航空发动机”公司发展大量计算所必须的信息系统和计算基础、制备和装配大尺寸零部件所需的机床和设备等。


网友评论
欧特克雷尼绍

编辑推荐

相关主题