太行發動機的使用壽命真的短麼?

太行發動機的使用壽命真的短麼?

注:此篇文章是轉載的,並非本人所寫……



中國的航空發動機的心臟病從50年代航空工業剛起步的時候就提出來了,到了現在已經差不多快70年了,但是航空發動機這個心臟病還是沒有醫好,在中國航空工業的飛機研制快要已經邁入自由王國的時候,但是飛機所配套的航空發動機卻大量依賴進口或是仿制型號,離實現獨立自主還有看起來很遠的距離,而在網友評論中很多ID更是把中國的航空發動機貶的一文不值,好像發展獨立自主的航空發動機是一種罪過。而在官方層面對航空發動機的發展也是搖擺不定,仿制和引進路線長時間成為航空發動機發展的主流,獨立自主研制航空發動機成為主流路線也就是在2010年之後才成為共識,而航空發動機的自主型號真正得到實質性支持的也就是在兩機重大專項確立後才成為現實。

對于國內航空發動機的現狀到底如何,雖然大家的意見比較一致就是基礎不牢,型譜不全,水平比較低,但是除了這些不足之外,很多人對中國航空發動機的認識還是有一些誤區的!

先從國內航發的壽命說起,很多人一說到國內的航空發動機就不屑的宣稱國內航發是壽命短可靠性低,只有幾百小時的壽命簡直就和垃圾一樣,然而事實果真如此嗎?

國內的航空發動機的壽命就只有幾百小時這麽不堪嗎?先看下面這個型號發動機的高壓壓氣機的壽命,這個型號發動機是WP13B2.
太行發動機的使用壽命真的短麼?


太行發動機的使用壽命真的短麼?


太行發動機的使用壽命真的短麼?原文出處(某型發動機高壓壓氣機盤技術壽命研究)
這個型號的高壓壓氣機在使用中短的是1954小時,長的達到3301小時,綜合計算和統計的平均壽命是2775小時,高壓壓氣機作為航空發動機熱端的主要部件之一,應該說是決定航空發動機壽命的重要因素,在航空發動機設計中,為了避免造成浪費,一般來說,熱端部件的設計壽命都是相同的,這樣在發動機大修的時候可以統一檢查和更換熱端部件,減少浪費。如果熱端部件設計壽命不一致,就會出現假如渦輪到壽了,但是高壓壓氣機和燃燒室還沒到壽,因此大修中剛換了渦輪沒多久,高壓壓氣機就到壽,導致馬上就需要進行新的大修,或是渦輪到壽需要更換,但是壓氣機還剩幾百小時壽命,為了避免短時間內同一台發動機進行兩次大修,不得不把還有不少剩余壽命的高壓壓氣機也一起更換了,這就造成了很大的浪費。因此在國軍標中對航空發動機冷端和熱端的設計壽命規定如下;


原文出處(渦輪盤持久及低周疲勞壽命可靠性評估)
原文出處(探討渦軸發動機壽命的表示方法)


也就是說根據國軍標的型號設計規範,如果用戶沒有特殊要求的話,發動機的熱端的設計壽命不得低于1500標準循環和2000飛行小時,冷端的設計壽命不得低于4000飛行小時和3000標準循環,也就說按照GJB241-87和GJB242-87的規範,發動機的翻修間隔為2000飛行小時,設計壽命為4000飛行小時。但是這個規範頒布的時間比較早,標準相對而言比較高,因此在同一時期立項研制的太行發動機沒有完全按照新的國軍標的設計規範來執行,而是有自己的型號規範。太行發動機的設計壽命,熱端為1500小時,冷端為3000飛行小時。







原文出處(多軸載荷下發動機中介機匣強度與壽命研究)
相比而言,在新的國軍標規範頒布的那個時候,前蘇聯剛定型不久的AL31F發動機的設計壽命為大修間隔300小時,總壽命只有900小時,2010年以後通過技術改進,進口的AL31FN的翻修時間已經提升到了500小時,總壽命達到1500小時,最近兩年進口的AL31FN series-3發動機已將翻修間隔提升到了750小時,總壽命達到2000小時。從這個對比可以看出之前網上傳的俄羅斯媒體故意傳播的所謂太行發動機的壽命比AL31短的多是很低劣的造謠,實際上太行基本型發動機的設計壽命是AL31F發動機的3倍以上,特別是翻修間隔則是早期的AL31F的5倍之多,即使是現在進口的AL31FN series-3發動機的總壽命也只有太行基本型發動機的三分之二,返修間隔只有太行基本型號的二分之一。而最新研制的太行B型發動機則按照GJB241-87的規範設計的,熱端壽命為2000小時,冷端壽命為4000小時,翻修間隔時間是2000飛行小時,總壽命為4000飛行小時,總壽命是AL31FN series-3的2倍,與俄羅斯最新的117S發動機的總壽命相當。

AL31FN series-3發動機壽命

117S發動機壽命



但是俄羅斯人玩的其實是數字遊戲,117S發動機的翻修間隔只有1000小時,按照國內和西方的規範,一般來說冷端的設計壽命是熱端壽命的2倍,一台發動機在其壽命期內會進行一次大修,徹底更換到壽的熱端部件,經過大修後繼續使用直到冷端和熱端部件都到壽後選擇報廢,但是毛子的發動機熱端部件的設計壽命太短,冷端壽命倒是還有不少潛力,因此按照中國和西方的要求壽命期內翻修一次就報廢顯得太浪費,而且發動機的總壽命也太短了,就算前蘇聯錢再多也很難接受,所以前蘇聯的設計是AL31F發動機的壽命期內會進行2次大修也就是徹底更換兩次熱端部件,這樣的話發動機的總壽命會長一點,但是在壽命期內發動機的維護成本就遠高于太行和西方的發動機。

最新的117S發動機則更加誇張,由于是在AL31F發動機的基礎上改進的,因此原始設計受到很多限制,因此翻修間隔雖然比AL31FN翻了一倍,達到1000小時,但是比起太行基本的1500小時和太行B型的2000小時仍然低了很多。俄羅斯人的辦法則是增加117S發動機在壽命期內的翻修次數,從AL31F的2次增加為3次,這樣的話總壽命也好看了很多,但是發動機壽命期的維護使用費用增加了不少。

名義上看起來117S發動機的總壽命與太行B型發動機的壽命相當,實際上關鍵的返修間隔時間只有太行B型的一半,在使用中的費用也就比太行B高得多了,因為太行B在4000小時的壽命期內只要更換一次熱端部件,而117S要更換三次,所以可想而知117S全壽命期內的維護費用有多麽驚人(當然比起更短命的AL31F要好得多了)。比較全壽命周期費用,太行B比117S便宜多得多了,這也是太行發動機對比AL31發動機的一個巨大的優勢之一。

這裏做一個初略的計算,按照進口AL31FN發動機500萬美元一台計算,假設太行基本型發動機的價格與AL31FN發動機相同,AL31FN發動機的翻修間隔為500小時,總壽命為1500小時,太行基本型號發動機的返修間隔為1500小時,總壽命為3000小時。一架J10飛機按照壽命期6000h,在J10的全壽命期內一共需要使用4台AL31FN發動機,假如換成太行基本型號發動機需要兩台。一般來說發動機每次翻修的費用約為發動機總價的40%,也就是說AL31FN發動機翻修一次要花200萬美元,那麽在AL31FN發動機的壽命期內需要進行兩次翻修,翻修的費用為400萬美元,那麽一台AL31FN發動機的翻修加購買費用總計為900萬美元,而太行基本型為700萬美元。也就是說一架J10飛機在其全壽命期內,如果用AL31FN發動機,那麽單發動機的采購和翻修費用就高達3600萬美元,與J10戰鬥機整體價格相當,而用太行基本型發動機的費用則為1400萬美元,只有AL31FN發動機的42%,由此可見太行發動機在全壽命期內的成本與AL31F發動機相比有很大優勢。



117S發動機和AL31F發動機壽命對比
既然太行基本型發動機對比AL31FN發動機在壽命上面有這麽大的優勢,兩者的推力相當,而且太行發動機的油耗比AL31FN還要低5%左右,日常的使用成本上優勢也很明顯。為何國內的還有多款主戰型號的戰鬥機堅持使用進口發動機呢?這個問題就引出了下面要談的三個方面,一個是發動機的可靠性,一個是發動機的使用邊界,還有一個就是軍隊對發動機行業的態度以及一些體制問題了。


首先談的是發動機的使用邊界,發動機的使用邊界這個性能比起軍迷和媒體津津樂道的推力,油耗和推重比可能很不起眼,但是對于發動機的訓練使用和作戰使用來說,卻有著非常關鍵的影響。不管你研制出來的發動機的一些指標,例如推力和推重比指標再好看,要是使用邊界很窄,在使用中就會受到很嚴格的限制,直接來說就是戰機的飛行包線也會受到限制。

先從一個示例說起,下面這個發動機是岷山發動機驗證機,在地面試車中屢次出現發動機的啓動故障。




















看完上面這些文字,簡單說一下發動機的故障出在地面首次試車點火的時候,發動機怎麽也啓動不起來,無論是增大供油還是減少供油調整發動機導葉等等措施都不見效,要不就是發動機加速過快就是就是陷入失速,把啓動發動機時所用的常規的調試手段都用上了,但是發動起就是啓動不起來。這些手段都用完了,發動機還是無法啓動,更糟的是發動機由于硬件設計已經凍結,部件性能無法改變,調整導葉不管用只能調整發動機的供油規律。但是之前調整發動機的供油都不見效,只能從更根本發動機部件的原始設計上去找規律然後用于調整發動機的供油規律。要解決這個問題那只能不斷測試發動機的壓氣機的工作邊界來倒推啓動的供油邊界,測試的結果是發動機的壓氣機的低速工作邊界很窄,導致了供油邊界也很窄,不過這個問題在後續改進批次中得到解決

阿斯特怒伯爵ρσπ wrote:
看完上面這些文字,...(恕刪)


何必長編大論,這型引擎適合哪些飛機,裝上去不要換,飛個5000小時就可証明多優秀了,敢不敢?
在談論壽命之前,首先要清楚一點,中俄的發動機對發動機的定壽和西方國家是有很大的區別的,西方國家是根據發動機上關鍵部件和單元體的使用情況來決定整機壽命,而中俄是根據設計指標使用壽命和翻修間隔來確定發動機的整機壽命。簡而言之西方國家對發動機的定壽采取的是“視情”壽命,而中俄現在的做法是“規定”定時壽命。



舉個例子,就比如太行或者AL31的設計壽命是1500小時,那麽按照中俄的做法就是會在500小時的時候回廠翻修發動機,然後在達到1500小時使用時間後報廢整台發動機,而西方國家的做法是,根據發動機的使用情況,不斷的更換出現損傷或者是故障征兆的零部件,如果是某些小部件出現問題,那麽就直接外場更換,如果是一些大部件或者是單元體要更換,就整機返廠維修,但是都是根據每台發動機的具體情況而定,不會像中俄這樣一個批次的發動機到了500小時或者是其他什麽時間就要統一的返廠翻修或者是報廢。

視情定壽對中俄來說其實不是什麽新鮮事,中俄的民航部門對發動機的維護采取的都是視情維護,因為兩國的民航發動機幾乎全部都是西方的進口發動機,但是兩國的發動機設計部門基本上都是幹的是軍用發動機設計,所以接受西方國家的視情維護的理念還需要一個過程,當然目前國內也在逐步改進,從新型號開始,發動機的壽命都是按照視情維護來決定,而不再像以前的型號那樣都是按照設計壽命來定。也就是說在設計中會確定例如葉片,壓氣機和渦輪盤等核心部件一些關鍵零部件的壽命,在使用中會根據這些部件的使用情況來決定是否回廠翻修或者是報廢發動機,而不再會按照TBO時間或者是統一壽命來決定整個批次的發動機是否翻修和報廢。


如果按照中俄原有的做法,太行發動機的熱端設計壽命是1500小時,冷端的設計壽命是3000小時,按照現在的定壽方法太行發動機就會在達到1500小時後報廢,而不管報廢時這個批次的太行發動機的使用情況和狀態,此時冷端部件的使用壽命才剛到一半。而如果改成西方國家的那種視情定壽的方法和體制,那麽一個批次的太行發動機會根據使用情況和具體狀態的不同,有的發動機可能在3000小時後報廢,而有的發動機則可能在4000小時後才報廢。
西方國家的這種定壽方法另外一個好處是,隨著不斷的使用和暴露問題,發動機的生産質量是不斷改進,也就是說發動機設計定型之初可能會有很多毛病,故障率從較高,而隨著使用時間增加,生産質量的改進,發動機的故障率會不斷的降低,按照視情定壽的方法,這個批次的發動機的使用壽命會大大的高于初始批次發動機的使用壽命。如果是按照中俄的定壽方法,發動機不做改型,設計壽命是不會變的,也就是說後繼批次的發動機的實際可用壽命就算大大高于初始批次,兩個批次的翻修時間和報廢時間都是一樣的,這就造成了巨大的浪費。前蘇聯是因為隨時準備打仗,他們認為一台戰機在戰爭中的壽命不會超過200小時,所以對這一塊不重視,而中國航空發動機體系師從蘇聯,所以也一塊不重視,但是很顯然現在這種定壽的方法已經不合時宜。

再舉個例子,可以讓大家看看視情定壽與統一定壽之間對發動機使用壽命判斷的巨大差異,例如國産的WP13B發動機,設計翻修間隔是300小時,使用壽命定為900小時,而WP13B上的高壓壓氣機盤的使用壽命卻高達2700小時,也就是說當整台WP13B報廢的時候,發動機上面的高壓壓氣機盤還有三分之二的剩余壽命沒有利用,這是巨大的浪費。



最後,討論發動機壽命的時候,很多人覺得西方的發動機壽命很長,中俄的發動機很短命,這個一方面是事實,另外一方面也要看到這是由于西方和中俄在發動機定壽上面采用的是不同的評估標準決定的,知道了這些才能對發動機的壽命做出更合理的判斷。



定期維修(維護):也稱為高級維修;

飛機、發動機和機載設備在經過一段時間的飛行(飛行周期)後,可能發生磨損、松動、腐蝕等現象,飛機各系統使用的工作介質,如液壓油、滑油等也可能變質和短缺,需要進行更換或添加,所以經過一段時間的飛行後,就必須進行相關的檢查和修理,並對飛機各系統進行檢查和測試,發現和排除存在的故障和缺陷,使飛機恢複到原有的可靠性,來完成下一個飛行周期的任務。

目前,這種飛行周期的劃分有兩種方法
前蘇聯飛機的定檢周期:一般按每50小時、100小時、200小時、1000小時、2000小時...來劃分的,國産飛機、發動機和機載設備一般也是按此方法劃分定檢周期

歐美飛機的定檢周期:一般按飛行小時或起落架次分為A、B、C、D檢等級別。
一般來說4A=B,4B=C,8C=D。各類檢查的飛行間隔時間主要因機型而定。
定檢時飛機停場,按規定檢查或更換一些部件,
D檢,又叫大修、翻修;是飛機長期運行後的全面檢修,必須在維修基地的車間內進行,飛機停場時間在10天以上。D檢是最高級別的撿修,對飛機的各個系統進行全面檢查和裝修。由于D檢間隔一般超過1萬飛行小時,很多飛機會在D檢中進行改裝或更換結構和大部件。理論上,經過D檢的飛機將完全恢複到飛機原有的可靠性,飛機飛行將從“0”開始重新統計。

A檢無須專門的飛行日來作停場維修,利用每日飛行任務完成後的航行後檢查時間來進行此項工作,對于同一機型A檢的飛行間隔時間也不一定是固定的,飛機運營者、航空公司維修部門根據飛機的實際運行狀況、維修經驗的積累等進行相應調整,適當延長以減少不必要的維修費用。

在實際運作中,飛機運營者、航空公司維修部門往往取消B檢,把B檢的項目調整到A檢或C檢工作中,以減少不必要的停場維修時間
如國內波音737一般規定A檢為200小時,沒有B檢,C檢為3200小時。
詳細一點大家才比較看得懂
自由風0704 wrote:
何必長編大論,這型引...(恕刪)
阿斯特怒伯爵ρσπ wrote:
詳細一點大家才比較...(恕刪)

長篇大論的土共宣傳文
結果都是上陣不能看

我從以前到現在都一直強調
土共國的工業能力跟西方有段不小的差距
由其是基礎工業的差距最大

俄製發動機就是因為與美國在基礎工業的差距
通常使用時數只有美製一半
師承俄系的土共國
只怕好看不到那裡去
因為土共國的基礎工業比俄羅斯更差
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