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俄羅斯很生氣!俄發動機延壽600小時 國防重要性不遜「太行」研製

原標題:俄羅斯很生氣!俄發動機延壽600小時 國防重要性不遜「太行」研製


國產新型戰機使用「太行」發動機,這在一定程度上緩解了國產戰機對外依賴。但不可否認,當前俄制發動機在解放軍戰機的地位仍舉足輕重。


這種情況下,能否把這些發動機玩轉對於我國的自主國防顯得至關重要。對於這個問題,官方其實早已給出答案,我國已成功將俄制發動機從900小時延壽至1500小時。


依然使用國產發動機的殲-10B


大推力渦扇發動機是現代先進戰鬥機的心臟。一般來說,1架第三代戰鬥機的全壽命期可達數千飛行小時,而1台大推力渦扇發動機的總壽命,如AL-31F,俄方給出的指標是900小時。按照這一指標,採用單發設計的國產殲-10戰鬥機,在其全壽命期內要換裝至少3台以上的AL-31FN大推力渦扇發動機。


而對於採用雙發設計的蘇-27SK、蘇-30MKK/MK2以及殲-15等重型戰鬥機來說,這一數字還要再翻一倍。因此,能否實現對俄制原裝AL-31F系列大推力渦扇發動機進行延壽,不僅關係到一大批空海軍現役戰機能否時刻保持戰鬥力,同時也能夠節省一大筆將發動機返回俄羅斯國內進行大修的資金。


珠海航展上的AL-31F發動機


中國空軍5719廠自主創新了鑄造高溫合金粉末冶金、鑄造合金零件表面微損傷無變形、壓氣機轉子葉片自動微弧等離子焊接等21項具有國際先進水平的第三代大推力渦扇發動機關鍵部件再製造技術,將AL-31F系列發動機的總壽命從900小時延長到1500小時。可以說,這一消息所蘊含的重要意義不亞於國產WS-10「太行」渦扇發動機研製成功。


我們通常所說的軍用噴氣式發動機壽命主要有兩個,一是總壽命,二是首翻期壽命。在上世紀五六十年代軍用噴氣式發動機的早期發展階段,總壽命和首翻期壽命都是通過核心零部件的強度設計與試驗,以及整台發動機長期考核試車的結果來確定的。一旦發動機累計工作時間或循環數達到總壽命所規定的數值,那麼就應當報廢不再使用了。


使用國產「太行」發動機的殲-11B


從上世紀六七十年代開始,西方航空工業強國,如美國、英國在軍用噴氣式發動機上開始採用單元體設計思想。也就是說把整台軍用噴氣式發動機按照結構和功能分為數個到十餘個單元體結構,如果某一單元體出現故障或者壽命到期,可以予以更換,從而保證整機的正常工作。


因此,從這一時期開始,軍用噴氣式發動機生產商不再硬性規定總壽命和首翻期壽命的小時數或循環數,而是出廠時給出一個參考值,最終能夠達到多少工作小時的壽命由用戶視情而定。


較早採用單元體設計的典型型號,當屬英國羅羅公司研製生產的「斯貝」Mk202渦扇發動機。我國在上世紀七十年代引進了該型發動機全套技術資料和生產線,國產化型號就是WS-9「秦嶺」,配裝在JH-7系列戰鬥轟炸機上。「斯貝」Mk202結構複雜,總體技術性能以今天的標準衡量早已不算先進。但是,其最大的優勢就在於可靠性高、壽命長。按照英國羅羅公司的說法,只要不斷更新單元體,理論上1台「斯貝」Mk202渦扇發動機擁有近乎無限的壽命期。


「斯貝」國產型號「秦嶺」發動機的殲轟-7A


研製於上世紀七十年代初的蘇俄AL-31F渦扇發動機同樣採用了單元體設計,整機可分為14個單元體。其中,有6個單元體能夠在部隊外場維修的條件下進行更換,大大提高了戰時後勤保障能力。而且,從AL-31F渦扇發動機研製時所採用的結構設計、材料、加工工藝等方面來說,都達到了上世紀七八十年代蘇聯航空工業的頂尖水平,本身就具備了很好的延壽潛力。


不過,在最初給AL-31F渦扇發動機確定首翻期壽命和總壽命時,留里卡設計局還是給出了比較保守的參考值:首翻期壽命300小時,總壽命900小時。因此,無論是配裝蘇-27SK、蘇-30MKK/MK2以及早期型殲-11的AL-31F基本型,還是為殲-10系列戰機配套改進研製的AL-31FN單髮型,在首翻期壽命和總壽命上都延續了這一指標。


我國在上世紀九十年代引進蘇-27SK組裝生產線時,並未同時引進AL-31F渦扇發動機生產線,而是建立了該型發動機的大修線。正是以大修線為基礎,經過空軍5719廠廣大科技人員的不懈努力,終於攻克了AL-31F系列渦扇發動機的延壽難關。而實現這一突破的就是軍用噴氣式發動機再製造技術。


我國在引進殲-11生產線的同時,引進了發動機大修線


很多人對於裝備再製造技術這一概念比較陌生,但是在國內外軍工行業,這一技術已經得到了廣泛推廣。具體到軍用噴氣式發動機再製造技術上,首先就要對已經達到總壽命或首翻期壽命的發動機進行完全分解,一直分解到每一個葉片、每一個葉盤和每一根軸。如果是本國設計生產的軍用噴氣式發動機,如WS-9「秦嶺」、WS-10「太行」等,可以通過更換新生產的零部件,替代原來有碰傷、裂紋、形變等缺陷的零部件,從而達到出廠使用要求。


而對於AL-31F系列渦扇發動機,由於國內並沒有相關生產線,一般都會採取徹底清洗、探傷的方法,遴選出符合要求的零部件,再翻新成完全符合新發動機零部件。通常來說,再製造技術往往比製造技術難度還要高。但是,通過技術升級,再製造的航空發動機在性能和質量有望達到正常生產的新發動機的性能水平。


軍用噴氣式發動機的首翻期壽命和總壽命在很大程度上是由核心零部件決定的,這些零部件的再製造技術是延壽能否成功的關鍵所在。對於軍用噴氣式發動機來說,核心零部件主要包括燃燒室組件、高低壓渦輪葉片、渦輪葉盤、高低壓傳動軸以及主軸承。尤其是高低壓渦輪葉片、渦輪盤和渦輪支撐軸承,由於這些核心零部件工作環境十分惡劣,要承受高溫、高速、高壓噴氣流的衝擊和侵蝕,並且以每分鐘上萬轉的速度旋轉,其壽命往往是各種零部件中最短的。因此,空軍5719廠在技術攻關時,特別將高溫合金渦輪葉片再製造、粉末冶金渦輪盤再製造和自動微弧等離子焊接三項關鍵技術放在最為重要的位置。



相關技術的發展對我國引進的AL-31F系列之外的發動機同樣具有重要意義


單晶高溫合金渦輪葉片和粉末冶金渦輪盤是當今先進軍用噴氣式發動機採用的先進技術,AL-31F系列發動機亦不例外,其製造工藝複雜、價值數倍於同等重量的黃金。針對渦輪葉片和渦輪盤上出現的裂紋,通常採用激光熔焊工藝,對缺陷部位進行清洗打磨,之後進行局部補焊加以修復。如果出現掉塊、邊緣開裂、凹坑等比較嚴重的缺陷,則要採用激光沉積和增材工藝,也就是利用激光的高溫將粉末合金熔化後對缺失部位進行填補,非常適合單晶渦輪葉片和粉末冶金渦輪盤。自動微弧等離子焊接則主要針對的是風扇和高壓壓氣機轉子葉片出現的裂紋等缺陷進行再製造。


從未來發展來看,我國軍用噴氣式發動機再製造技術還有很大的發展潛力,而並不僅局限於AL-31F系列發動機。我國轟-6K中程轟炸機和運-20大型運輸機目前裝備的俄制D-30PK2渦扇發動機今後同樣需要再製造技術以進行延壽,裝備數量更多。


俄羅斯發動機被中國延長600小時,對於中國空軍作戰能力的提升也具有更為重要的意義,但是對俄羅斯來說確實十分生氣的,自己沒有搞定的事情,被中國給破解了!未來還會給中國幫助嗎?

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