昆仑发动机发展历史

昆仑发动机发展历史

"昆仑"是我国第一台走完自行设计、试制、试验、试飞全过程的航空发动机，是国内目前最先进的中等推力级的军用涡喷发动机。该发动机经过几百项严格的地面考核试验和空中考核试飞后，于2002年7月被国家军工产品定型委员会正式批准设计定型。它的研制成功使我国成为继美、俄、英、法之后世界上第五个能够独立研制航空发动机的国家。 昆仑发动机的军用代号是涡喷14，据昆仑发动机总设计师严成忠称，其性能超过以往中国所有军机的国产发动机，包括之前最好的涡喷13乙。昆仑发动机的设计单位是中国一航沈阳发动机设计所。研制周期长达18年。立项时间是1984年。试飞时间长达8年。 航空发动机是知识密集、 技术密集和资金密集的产品。其研制属于技术高、风险大、周期长和投资多的工程，要研制出可以投入使用的航空发动机，特别是军用航空发动机，没有坚实的技术和经济基础是不可能的。目前，世界上真正能独立研制航空发动机的国家只有美国、俄罗斯、英国和法国。 自1956年第一台涡喷-5发动机从沈阳航空发动机厂仿制成功以来，我国的航空发动机行业一直以仿制和改进别国发动机为主，虽然也曾自行研制过几种发动机，但都因种种原因中途夭折了。 "昆仑"发动机的研制成功标志着我国真正走完了航空发动机自行设计、试制、试验、试飞的全过程。 中国航空工业发展的里程碑 "昆仑"发动机是由中国航空工业第一集团公司沈阳发动机设计研究所总设计、沈阳黎明航空发动机集团公司、西安航空发动机（集团）有限公司和贵州红林机械有限公司等34个单位联合研制的涡喷发动机。经过几百项严格的地面考核试验和空中考核试飞后，该发动机于2002年7月被国家军工产品定型委员会正式批准设计定型。 "昆仑"发动机是国内目前最先进的中等推力级的军用涡喷发动机，可用于歼7和歼8系列飞机。该发动机在性能和寿命方面仍有发展潜力，其发展型还可以满足中国空军对中等偏大推力级涡喷发动机的需求。它的研制成功标志着我国航空发动机从只能测绘仿制、改进改型跨入了自行研制的新阶段，结束了我国长期以来不能自行研制航空发动机的历史，也标志着我国航空发动机设计翻开了自主发展新的一页。 "昆仑"发动机是沈阳发动机设计研究所全面贯彻国家军用标准《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》(GJB241-87)自行研制的第一台具有全部知识产权的中等推力级加力涡喷发动机。"昆仑"发动机的研制成功是中国航空工业发展史上的一个"里程碑"。 新技术的结晶 "昆仑"发动机是完全按照最严格的国家军标研制的，它经过了近乎严酷的地面试验和长时间试飞的考核，具有更好的性能、更高的可靠性、耐久性和发展潜力。 与仿制发动机相比，由于经过了设计、制造、试验、试飞、定型的整个过程，"昆仑"发动机的任何技术细节、设计思路都非常清楚。 而仿制发动机的过程好像摸着石头过河，存在知其然、不知其所以然的现象。因而一旦出现问题往往还要回头去重新摸清设计思路。而且由于仿制的原型发动机技术已经过时，要提高性能往往遇到基础的限制，很难采用更新的技术。为提高发动机性能，有时不得不牺牲发动机结构强度储备和安全寿命储备，使发动机的可靠性受到影响。 "昆仑"发动机的强度和寿命是严格按国家军标要求设计的。其低循环疲劳寿命试验按指标的2倍进行,这使发动机寿命大大高于现役的型号，性能也有大幅提高。 在指标要求严格、试验设备缺乏、研制经费紧张等不利条件下，所有"昆仑"发动机参研单位历尽艰辛、顽强拼搏，历时10多年，先后攻克了高低压压气机工作不匹配、高压涡轮叶片断裂、振动、高空大M数喘振停车、高空小表速切断加力停车等几十项重大关键技术，排除了地面试验和空中试飞中的上百次故障，按研制任务书、型号规范的规定和空军后追加的试验要求，全面完成了地面考核试验和空中试飞任务，实现设计定型，具备了装备中国空军的条件。整个研制中完成了零部件试验603项共数万小时，整机试车数千小时及大量空中试飞，其试验项目之多、范围之广、难度之大，在国内航空发动机研制史上是空前的。 "昆仑"发动机在继承成熟技术的基础上采用了近40项新技术、新材料、新工艺，如现有世界先进发动机都在应用的定向凝固、无余量精铸、复合冷却空心涡轮叶片技术等，这些技术的应用使我国在同等材料水平上有效地提高了涡轮前温度，大大提高了发动机的推力。 同时，"昆仑"发动机还采用了环形燃烧室、高级陶瓷涂层、数字式防喘系统和状态监控等技术，有效提高了发动机工作稳定性和可靠性，其单位推力和单位迎风面积接近20世纪80年代中期世界先进水平。 满足不同需求的改进改型 实践证明，航空发动机的改进改型具有投资少、风险小、研制周期短的特点，它能较快满足客户需求，使制造商在市场竞争中占据有利地位。西方四大发动机制造商都采用这种方法发展航空发动机。我国"昆仑"发动机的发展也正在沿用这种方法，并发展了几种改型。 "昆仑"I 是原型机的1号改型机，其性能与原型机相同，为适应飞机要求，对外部机匣、附件和管路做了适应性改进。 "昆仑"Ⅱ是在"昆仑"原型机基础上发展的推力增大型。它是在不牺牲发动机的工作可靠性、耐久性和不损失工作裕度的前提下，通过采用先进技术增大发动机的空气流量，提高其部件效率，减少漏气和流体损失，从而大幅度地提高了发动机推力，降低了耗油率。此外，为提高"昆仑"Ⅱ的先进性，拟采用数字式电子调节系统。 为验证"昆仑"Ⅱ的技术可行性，早在几年前，沈阳黎明航空发动机集团公司和沈阳发动机设计研究所便开展了关键部件和关键技术的试验研究工作，并取得了很大进展。2002年3月，在一台已工作350小时的"昆仑"基础上改装成"昆仑"Ⅱ的验证机。该发动机首次装配和试车进展都很顺利，经过6小时36分钟的初步调试，发动机的各项性能就达到或超过了设计指标，试车数据有良好的重复性。 通过试验表明，"昆仑"Ⅱ的性能已达到或超过设计指标，在发动机推力大幅度增加的同时，耗油率大幅度下降，发动机的经济性得到显著改善，在相同载油量的情况下，可增大飞机的航程和作战半径。在一台原型机改装的验证机上，首次试车性能便超过设计值，这表明发动机的性能还有一定裕度。"昆仑"Ⅱ仍保留了维护性好、使用总寿命较长和左右发动机可以互换等优点；当飞机对发动机的推力有更大需求时，可以很容易地将现役歼7和歼8飞机的发动机换装成"昆仑"Ⅱ。 "昆仑" Ⅱ的推重比为7∶1，最大外径882毫米，总长4635毫米。 由"昆仑"派生发展的另一项产品是QD-128中等功率燃气轮机。它具有功率大、效率高、体积小、污染少、工作可靠及价格低等特点，因而既可用于发电或电、热联供，地面输气加压站，也可用作舰船动力。它的主要设计性能参数见表2。QD-128具有优良的工作可靠性和长寿命，燃气发生器大修间隔时间不少于6000小时；动力涡轮大修间隔时间为20000小时；动力涡轮总寿命为100000小时；燃气发生器总寿命为40000小时。