張慧 | 俄羅斯PD-35大涵道比渦扇發動機的研製準備工作

原標題：張慧 | 俄羅斯PD-35大涵道比渦扇發動機的研製準備工作

2018年5月20日，我國最大新聞通訊社新華社網站報道，我國自主研製的大型客機發動機驗證機（CJ-1000AX）首台整機在上海點火成功，核心機轉速最高達到每分鐘6600轉。中國航發商發公司負責承擔CJ-1000AX研製工作，2017年12月首台整機完成裝配，2018年3月30日在上海臨港總裝試車台完成了全部調試工作，並通過了試驗前評審。此前在2016年12月，中國航發商發與中國商飛簽訂C919飛機系列動力裝置意向書，被正式確認為C919飛機國內動力裝置提供商。同月，中國航發商發公司與中國民用航空適航審定中心簽署合作框架協議，於2017年4月向中國民用航空適航審定中心遞交了為國產大飛機配套的唯一國產動力CJ-1000A項目適航工作聯繫函。

2017年12月25日，首台大型客機發動機驗證機CJ-1000AX在上海完成裝配（工業和信息化部圖片）

與此同時，我國與俄羅斯正在聯合發展大型寬體客機CR929（中俄雙方於2017年9月29日聯合公布該編號）。俄聯合發動機公司2017年9月20日宣布，該公司和中國航發集團公司正式簽署了合作開發大涵道比渦扇發動機的備忘錄，而俄羅斯PD-35項目所積累的科技儲備將得到廣泛應用。

CR929大型寬體客機想像圖（中國商飛圖片）

張慧女士曾於2018年3月30日，在我中心另一微信公眾號「民機戰略觀察」（關注方式見本文文末）發表介紹俄MS-21窄體幹線客機國產動力裝置PD-14發動機的研製進展（該發動機與CJ-1000A同級），俄正是以PD-14為基礎，緊密安排PD-35發動機項目研製工作。張慧女士指出：PD-35是俄羅斯首次研製的推力達到35噸的發動機，作為對比，超重型運輸機安-124的D-18T發動機的推力為23噸，此種尺寸的發動機在蘇聯、俄羅斯航空歷史上都是絕無僅有，可以說，PD-35發動機項目是俄羅斯當前航空製造領域最大的項目之一，具有深遠的戰略意義。

一、項目概況

俄羅斯聯合發動機製造集團（ODK）下屬的「航空發動機」公司負責PD-35發動機的研製工作。項目工作計劃在2016年夏天獲得批准，目前剛剛開始燃氣發生器研製，預計2023年將製造試驗樣機，批生產在2028年開始。PD-35發動機將應用複合材料和一系列當前發動機並未使用的新技術，俄羅斯已經為該項目劃撥了總統基金中的1800億盧布，用於在設計、材料、試驗等領域進行系統的準備工作。

PD-35發動機是俄羅斯航空工業領域中一個非常值得驕傲的項目，將在最大程度上應用國有配套產品。與PD-14發動機項目類似，該項目將在國內企業間進行廣泛的合作，聯合飛機製造集團（OAK）和聯合發動機製造集團、以及大量科研機構參與了此項目。例如，全俄航空材料研究院（VIAM）為其研製新型材料，中央航空液壓研究院進行發動機短艙和掛架的最佳外形研究，而應用機械研究院為「航空發動機」公司提供物理學數學模擬等幫助。俄羅斯在PD-35發動機基礎上未來將繼續研製起飛推力達到50噸的發動機。

2017年7月，俄在莫斯科航展上展示的配裝MS-21的PD-14發動機及其短艙模型（中國航空工業發展研究中心，許佳攝影）

總之，PD-35發動機項目不僅是產品研製項目，還將發展並加強俄羅斯在結構設計、工藝材料方面的能力，甚至帶動國家經濟進步。

二、研製準備

俄羅斯航空發動機研製業內人士認為，新型發動機的研製時間要比飛機的研製時間長1.5～2倍。俄羅斯正進行試驗的PD-14發動機的燃燒室和風扇技術會應用在PD-35發動機上，能夠一定程度縮短PD-35的研製時間，但也只能提供部分必要的性能，實現其他的性能參數還需要大量的科技儲備、試驗基礎建設和生產能力改造。本文從材料和試驗兩個方面對PD-35項目的準備工作進行介紹。

聯合發動機製造集團早期制定的民機發動機產品發展路線圖，從PD-14到PD-24、PD-28，再到PD-35，數字表示推力等級，單位是噸力（俄聯合發動機製造集團圖片）

（1）材料準備

PD-35發動機將通過廣泛應用包括複合材料在內的新材料，獲得較高的性能。首先，聯合發動機製造集團同全俄航空材料研究院合作，研製俄羅斯航空工業歷史上第一批複合材料渦輪風扇葉片。可以預見，最初的PD-35仍舊是金屬葉片，但是在項目研製後期，有可能製備複合材料葉片。

另外，俄羅斯全俄輕金屬研究院開始研究試驗技術，用於製造雙金屬渦輪盤毛坯，以及用最新的熱強鎳合金製造具有可變結構的渦輪盤。這項工作是該研究院在推力35～50噸的PD-35項目中主要科學活動方向之一。研究院的科研工作根據「航空發動機」公司提供的技術任務書進行。該研究院還在對最新的高溫強度鎳基粉末高溫合金VV753P進行試驗和檢驗。VV753P合金的研製充分吸取了全球粉末金屬的研製經驗，採用高熔點稀有金屬——鉭和錸，能夠極大的提高合金性能：持久強度、抗蠕變性和高溫耐腐蝕性，並降低疲勞裂紋擴展速率。經驗表明，用VV753合金製造的渦輪盤毛坯極限強度不低於1600兆帕，750°С時，長時使用強度達770～800兆帕。

（2）試驗準備

目前俄羅斯國內缺少用於發動機精加工和同尺寸類型發動機的試驗基礎。為此，「彼爾姆發動機」公司應當在2021－2022年前為PD-35項目建設試驗站，發展台架試驗設施，預計建於郊外的試驗站將包括後勤中心，總裝和試驗準備車間，以及全套的試驗台架。

聯合發動機製造集團的郊外發動機試驗站發展戰略（俄聯合發動機製造集團圖片）

在發動機研製過程中，並不是所有新發動機的部件都可以通過數值模擬研製，還需要製備實物零件進行試驗，對試驗結果進行數據處理並重複試驗。因此需要先於發動機研製建立試驗基礎。對PD-35發動機來說，風扇直徑3.1米，發動機最大直徑接近4米，該發動機不能以裝配好的形式運輸到試驗站。因此，俄羅斯或將先向試驗站輸送部分部件、機匣，在試驗站完成裝配後進行發動機試驗，試驗完成後拆解，送往飛機製造廠重新組裝，安裝在機翼下方與飛機一同進行試驗。

在PD-14燃氣發生器研製經驗基礎上研製標號為「10（9+2）」的燃氣發生器（俄聯合發動機製造集團圖片）

「彼爾姆發動機」公司的郊外試驗站將建造8個試驗台，包括用於高壓壓氣機試驗的部件試驗台，用於部分和全尺寸燃燒室試驗的台架，真空試驗台用於轉子部件，封閉式試驗台用於燃氣發生器試驗，用於全尺寸發動機試驗的台架和準備車間各兩個。其中開放式台架可進行不同形式的試驗：聲學、冰凍試驗、鳥撞試驗、葉片斷裂試驗等等。

三、技術特點

目前PD-35發動機研製項目預算總共1800億盧布，其中1200億直接用於發動機研製，包括設計局和科學院的工作，項目計劃使用的新技術包括：

——採用樹脂基複合材料製造發動機零部件；

——採用複合材料製造層流環繞的大尺寸發動機短艙；

——利用增材製造技術製造大型複雜剖面機匣零件；

——應用新的熱強合金和金屬間化合物；

——研製低輻射燃燒室。

此外，俄羅斯建立了完整的投資計劃，用於「航空發動機」公司發展大量計算所必須的信息系統和計算基礎、製備和裝配大尺寸零部件所需的機床和設備等。

張慧女士已為《空天防務觀察》提供23篇專欄文章，如下表：

（中國航空工業發展研究中心張慧等）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！