什么是飞机引擎

核心提示飞机引擎是航空发动机。将燃料的热能或其他形式的能转变为机械能,为飞机、直升机等航空器提供动力的装置。主要有活塞式和喷气式两大类。活塞式发动机,可分为液冷式和气冷式;喷气式发动机,可分为空气喷气发动机和火箭发动机,现代得到广泛使用的是空气喷气

飞机引擎是航空发动机将燃料的热能或其他形式的能转变为机械能,为飞机、直升机等航空器提供动力的装置。主要有活塞式和喷气式两大类。

活塞式发动机,可分为液冷式和气冷式;喷气式发动机,可分为空气喷气发动机和火箭发动机,现代得到广泛使用的是空气喷气发动机系列中的涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和涡轮风扇发动机。

航空发动机要求

推重比大,耗油率低,迎风面积小,起动、加速快,能适应机动飞行,工作可靠,使用维修简便等,但对不同用途飞机装用的航空发动机,要求各有侧重。

如歼击机的发动机主要需能提供巨大推力,并能在飞机作剧烈机动动作的条件下可靠地工作;而运输机的发动机则强调有较好的经济性。火箭发动机主要用于航天,不带压气机的喷气发动机只少量用于军用航空器。民航飞机广泛使用涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。涡轮轴发动机主要用于直升机。涡轮喷气发动机目前主要用于超声速飞机。

——航空发动机

现今民用航空发动机的寿命有多久?

①WS10:用于歼10、歼11后期动力。WS10 的研制始于1986年当时是考虑为歼10配套的,10A是WS10的核心机。1980年代从某国引进2台某民用发动机,我国在某国核心机基础上对核心机进行了改进。1992年10 月验证机在086号飞行台上开始试飞,1997年开始型号研制(飞行前试验阶段),2000年10月624所高空台具有了大推力发动机的试验能力,随后开始型号的高空台试验,型号装机首飞是在2001年7月,2002年6月装一台WS10的歼11取得阶段性成果,2002-2003年间型号开始装歼10,2003年12月装两台 WS10的歼11A首飞。WS10于2004年9月开始批量生产,2005年底定型。WS10有单发和双发两种型号,分别为B型和C型。WS10的涡轮前温度已从原有的1747K 提高到1800K,推重比也由原来的75提高到78左右,推力也由132KN提高到138KN。

②WP13B2:WP13B2即 WP13C,推力为7300KG,与昆仑持平,推重比估计60以上,低于昆仑的65,WP13FⅢ为其单发型,其具体试飞日期不详,不过我们可以从中航一集团网站对WP13B2的报道中可以推断出大概,1991年正式开始整机研制,1999年该型发动机被列为国家重点型号工程,2002年6月16日开始进行全寿命考核长期试车(而WP13B是在96年4月进行的150小时长期试车,03年定型),估计要到2007年左右定型,其发展型值得期待。

③WS9:用于“飞豹”歼轰机。英国R&R 公司许可生产的Spey MK 202 发动机,R&R 公司已经向汉和总编辑PKF证实他们正在帮助中国改良Spey MK202,“斯贝”的改良工作已顺利完成。

④昆仑:用于歼8换发的涡喷发动机。昆仑的研制应用了斯贝MK202的技术,其高压压气机段即参考斯贝MK202。昆仑的加力推力为 7300千克,不加力推力为5165千克,加力耗油率为0202,不加力耗油率为010,推比65。2002年昆仑2的加力推力为7800千克,现已提高到加力8010千克,最大5780千克,推重比722。发展型昆仑3加力为8930千克,推重比805。现新昆仑涡喷发动机(昆仑2)已装在J-8F上。

⑤WS13泰山:用于FC-1“枭龙“、FBC-1”飞豹“后期动力。WS13是在RD33的基础上结合推比八的中推的技术而研制的,长414米,最大外直径102米交付使用质量1135千克,发动机加力推力8637千克, 加力耗油率为202,不加力推力为5675KN,不加力耗油率为073,巡航推力512KN,巡航耗油率065,进气量80kg/s,涵道比 057总压比23,大修间隔810H,涡轮进气口温度1650K,寿命2100H,推重比78,2004年1月点火,预计 2006年定型。

民用客机货机简称“民用飞机”,就是用于非军事目的的飞机,作为一种运人载物的交通工具。

民用飞机航空发动机寿命:飞机发动机通常是按照小时来算。发动机运行了额定的小时后,就要大修。我国自己生产的发动机,无论军用或者民用,大修时间也就200-300小时,很多俄制发动机也类似,使用寿命可以达到3000-5000小时。但是西方的很多发动机质量好很多,大修时间可以在数千小时,寿命可以到上万小时。一般发动机出厂前都会进行1000小时的可靠性试验,就是观察研究发动机在连续工作1000小时内的可靠性。一定数量同一类型的发动机,按设定的循环运转,假如定义有一半或70%的出现了严重问题,那么运转的时间就是发动机的寿命。

欧美系空客和波音:这两种飞机都非常优秀,一般服役20年没有问题,发动机会定期检修并且更换。

发动机的寿命确实比机体寿命短,因为发动机要定期检修,一旦过了额定寿命,即使可以使用,也会进行更换的。随时维修随时更换,客机跟航发的期限都是20年退役。航发坏了就修要么就换,没有特殊规定多少年。

发动机的寿命关键在于发动机的叶片,发动机的叶片越好,则寿命越长。叶片分涡轮叶片和压气机叶片。涡轮叶片一般要在1500℃和接近15000转/分这种极大离心力的恶劣工况下运转,在这种条件下工作,要求极高。涡轮叶片工作温度高,负荷大,应力复杂,要求材料具有很强的热强性、抗冲击性、抗疲劳性、耐腐蚀能力及损伤容限特征。它的工作温度已经超过钢铁承受的温度,只能用高温合金。但高温合金在这么高的温度和这么大的离心力下要产生蠕动,一蠕动,叶片就要变形,很容易失效。在这种恶劣工况下,过去用的是多晶体合金。它的特点是:你把合金一弄断,看它的断面有很多闪亮的晶点。这种晶格结构有缺陷的地方首先会断裂。而单晶体合金就避免了多晶体合金的缺陷,它是均匀的整体,没有缺陷。如采用定向凝固制造成定向单晶合金,就消除了晶界,可将使用温度提高一个台阶,约为30℃,从而使涡轮进口温度提高30℃-60℃左右。它的整体辐射非常均匀,具有更高的疲劳寿命。多晶体合金容易疲劳,在高温下容易沿着晶界产生裂纹,而单晶把这个条件提高了1~2个数量级。在压气机叶片上,有很大的气动弹性,没有优秀的压气机叶片,承受不了气动弹性引起的疲劳和裂纹。

美国装备波音747、767的JT9D发动机采用PWAl422单晶合金,寿命达9 600小时以上。F-15的F-100发动机用的是第一代定向凝固合金叶片,美国的第二代单晶合金PWAl484和第三代Re-neN6的性能又远远超过了第一代的水平。你可以看到空客和波音的飞机日夜在空中飞行,发动机可靠地工作着。有的CFM-56发动机寿命达到了14万小时。

相比之下,俄国发动机寿命就要短很多:AL-31F大修间隔原来只有640小时,后来做了延寿才达到800小时,尽管战斗机发动机与民用涡扇发动机定位不同,但还是能看出基础研究的差距。我国目前能生产的定向凝固单晶叶片与国际水平差距就更大,人家一台发动机顶咱们10台以上。就原先的米格-21(歼7),大修时间在100小时,这个绝对是非常差的,频繁的换装会耽误飞机的部署和战斗的。当然,现在的发动机寿命有所提高,但差距仍然非常大

欧美在这方面的技术是非常先进的,很多民航的飞机,大修时间在10000小时以上。军用飞机,与米格-21同时期的F-4所用的J-79发动机,寿命就达到4000小时。F-15用的F-110发动机寿命可达6000-8000小时,F-22用的F-136发动机寿命为13000小时以上。

 
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