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關於ws15發動機研製情況最詳細的一篇了

這是目前為止關於ws15發動機研製情況最詳細的一篇了，很早以前的一篇文章:

中國高推重比渦扇發動機核心機研制內幕
從設計和驗證一個個零件開始，完成了高推重比核心機的高壓壓氣機、主燃燒室、高壓渦輪三大核心部件和軸對稱矢量噴管的研制……

揭秘我國高推重比渦扇發動機核心機研制曆程
如果把現代作戰飛機比作高科技的皇冠，那麽航空發動機就是這頂皇冠上的明珠。目前世界上能夠設計、制造飛機的尚有10多個國家，而能夠獨立自主研制航空發動機的則僅有少數幾個國家。縱觀美、俄、歐先進渦噴、渦扇發動機的研制，無一不是從預先研究開始，先通過核心機研制，再通過驗證機研制發展而來。所謂核心機，就是燃氣渦輪發動機中由高壓壓氣機、燃燒室、渦輪三個主要部件及有關附件組成的發動機核心部分。在核心機的基礎上經必要的修改後，配上風扇、低壓渦輪、加力燃燒室、控制系統和傳動系統等相應的部件就可以研制出軍用渦扇發動機、民用渦扇發動機、艦船用燃氣輪機等一系列發動機。世界上航空發動機型號雖然種類繁多，但是核心機就那麽幾台，由此可知核心機的重要作用。航空發動機核心機技術是一個國家的最高技術機密之—，它們對外都是嚴密封鎖的，在這種情況下，我國的高推重比渦扇發動機核心機又是如何研制出來的呢？

2019-07-01 15:12 #1

文章關鍵字

WS15 情況

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一、預先研究，初嘗戰果

從上世紀五十年代後期起，我國開始探索自主研制航空發動機的途徑，雖曆經艱辛，卻沒走到形成裝備這一步，—直在靠進口、仿制、改型來滿足新研軍機對航空發動機的急需。但是能夠買得到的只是三、四流的也買不來，更不要說一流的了。直到今天，我國在役的航空發動機或多或少都還帶有外國血統。如果中國要造自己的先進戰鬥機，那麽首先就必須有自己的航空發動機，這樣才不至于在關鍵領域受制于人，因為武器裝備對任何國家來說都具有“敏感性”，任何一個國家都不會無私地用自己的技術去“武裝”其他國家。為此，我國在研制新一代戰鬥機的同時就啓動了高推重比渦扇發動機的研制。

高推重比渦扇發動機是我國第一個計劃從預先研究開始，然後發展成為型號，並且裝機背景明確的航空動力重點工程。它相對于我國在役和其它在研的航空發動機來說，又是一個技術全面跨代的航空發動機。因而，它對我國走完自主研制航空發動機全過程，對縮小與西方發達國家的差距，為新一代戰機提供合格的動力裝備，都負載著巨大的重托和期盼！“十年磨一劍”，上世紀九十年代末，我國高推重比渦扇發動機的預先研究，基本完成了其零部件研制、一系列技術支持性試驗以及核心機的方案設計，實現了預先研究階段的研制目標。正當主研制單位中國一航燃氣渦輪研究院打算歇口氣時，新一代戰鬥機和與之配套的高推重比渦扇發動機一起被列為國家重大科研突破項目。任務很明確，進行高推重比核心機的研制，為之後的驗證機和型號研制奠定基礎。高推重比渦扇發動機核心機，是我國從未登頂過的航空動力高峰，而橫在攀登者面前的是160余項關鍵技術構成的雄關險隘。

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二、勇闖高壓壓機難關

高推重比核心機作為工程研究，“既要先進性，又要可實現性”，也就是說它的所有性能和技術指標既要達到高推重比航空發動機級別的要求，又要在中國人自己手中造出來。高推重比核心機的研制，首先需要通過無數次“技術支持性試驗研究”，然後進行理論推導和計算，最後再設計和制作成一個個試驗件做各種試驗，在取得科學的數據、掌握一項項新技術後，再用以支持和驗證設計這些前人還不曾有過的探索性實踐，對中國航空科研人員來說無疑是一個極大的挑戰。其中，高壓壓氣機是航空發動機中最關鍵、技術最複雜的部件，在航空工業界素有“有了合格的高壓壓氣機，就能設計航空發動機”之說。西方航空強國的高壓壓氣機的研制，通常要通過多輪修改設計才有可能達到設計指標。在我國高推重比核心機高壓壓氣機的第一輪設計中，由于兩項技術性能沒有達標，從而成了研制道路上的第一只攔路虎。以致于有一段時間，一些協作單位連高推重比核心機的技術討論會議也不參加了，因為國際國內都有過的前車之鑒使他們懷疑這一項目能否繼續下去。在這種出師不利的局面下，著名航空動力專家、中國一航燃氣渦輪研究院總設計師、高推重比核心機總設計師組組長江和甫深入到每一位科研人員的辦公室和家庭，耐心地做他們的思想工作，給科研人員鼓氣： “科研是一個認識、實踐、再認識、再實踐的過程，如果沒有今天不達標的壓氣機，哪有日後完全達標的壓氣機！”一位六旬老人尚且百折不撓、韌性求索，年輕人沒有理由不奮力爭先。

增強了信心後的科研人員鼓足幹勁，馬上投入到高壓壓氣機的修改設計之中。在之後的100多天裏，科研人員修改設計的方案多達幾百個，爾後又進行了一次又一次的優化、篩選並最終確定了一個方案，僅半年就完成了高壓壓氣機的修改設計。通過修改設計後的高壓壓氣機，經試車台試驗驗證，所有的性能指標都達到了設計要求，有多項指標甚至還超過了設計要求。當初，業界專家估計這台壓氣機至少還要經過兩輪以上的修改設計才有可能達標。但後來還是這些專家，卻在評審中作出了這樣的評審結論：這是一台具有國際先進水平，滿足高推重比渦扇發動機工程運用的壓氣機。

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三、大膽使用新材料

運用新材料，是實現航空發動機先進性的一個途徑。一些新材料的研究是與高推重核心機的研制同步進行的。然而，有了新材料，不等于就能達到先進性。況且，處在研制過程中的新材料還有很多不足。在高推重比核心機上使用一種钛合金材料就很讓設計人員費了—番心思。這種材料，蠕變性能好，熱穩定性能就不好：熱穩定性能好，蠕變性能就不好，兩者不能兼顧。針對不同部件的不同要求，科研人員作了許多分別側重蠕變性能或熱穩定性能的技術試驗，如期使這一材料在高推重比核心機上得到了成功運用。此外，高推重比核心機渦輪前的溫度，要比它上一代發動機的溫度高出200度，單從我國現有材料的承熱能力或設計技術看，都無法達到指標。在這種情況下，科研人員—方面進行技術攻關，提高部件冷卻效果，另一方面選用新近研制出來承熱能力高的材料來制作渦輪部件，提高其承熱能力，經過堅持不懈的努力，最終使渦輪部件承受住了設計溫度。

四、突破粉末合金盤技術

粉末合金盤是高推重比核心機中的又一個關鍵部件，而夾碴數量是粉末合金的一個關鍵技術指標。當時，這一材料的國內兩家研制單位，對夾碴的評定技術方法分歧很大。如果兩家相持不下，或不用這—材料，高推重比核心機研制就會因此而擱淺。作為高推重比核心機總設計師組組長的江和甫于是把兩家單位找到一起進行認真的研究討論，終于形成子—致的夾碴評定技術方法。在江和甫的科學技術決策指導下，高推重比核心機上采用了大量的新材料，不僅有力地推進了研制工作，還帶動了我國這一領域新材料的發展。

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五、打破常規，著眼未來

航空發動機的研制，是按預先研究、核心機研制、驗證機研制、型號研制分階段進行的，各個階段的研制目標各有不同。

核心機研制的目標主要是掌握設計性能；只是為了滿足台架試車，驗證其氣動性能和設計技術，因此核心機的工作壽命只需要幾十小時，對各個部件和整機的重量也沒有嚴格要求。

而我國高推重比核心機的目標是研制符合工程運用的核心機，其結構、強度、重量、壽命和可維修性要完全符合裝備要求，包括高空、高速在內的“全飛行包線”的所有空中狀態都要能正常工作，壽命需要達到上千小時，這無形中提高了設計標準。因此，在高推重比核心機研制階段，還需要開展大量的驗證機階段甚至是型號階段才開展的工作，這樣下來，高推重比陔心機設計方案本身就成為一個滿足驗證機要求的方案。就外觀來看，高推重比核心機也不再是傳統意義上只有高壓壓氣機、主燃燒室、高壓渦輪三大核心部件的核心機，它還配備了外涵道等部件，這是以前的核心機所沒有的。而一些技術性能和材料的使用，更是按型號機來考慮的。從高推重比核心機的頂層方案設計伊始，還綜合考慮了將來向大型運輸機動力以及地面燃氣輪機發展。

不僅如此，總設計師組組長江和甫還提出了“第一台核心機要上高空台試驗”的研制決策，這又是一個打破航空發動機研制慣例的做法。按照慣例，航空發動機在核心機研制階段，要用好幾台核心機來分別驗證不同的設計性能，而第一台核心機只作地面台試驗。“第—台核心機要上高空台試驗”給本來就十分困難、技術風險非常大的高推重比核心機研制又增添了很多困難和技術風險。江和甫這樣做，不是沒有人勸過他：“研制核心機就幹核心機的事，別去冒那麽大的風險，拿到設計性能就行了。”而他的老同事更是專門找他相勸：“老哥，按部就班地走下去，你的形象照樣很好，你還能幹幾年？出了事就毀了你一輩子的聲譽。”但是在航空發動機研制領域求索了40多年的江和甫，曾經成功地改進過渦噴-6、渦噴—7發動機，並且作為總設計師，主持完成了渦噴—13系列發動機的後期研制。這一系列型號航空發動機，至今仍是我國主戰殲擊機的動力。此外，作為第一總設計師，他還主持完成了我國首台擁有完全知識産權的航空發動機核心機—中等推力渦扇發動機核心機的研制。我國幾個主要殲擊機的發動機裏，都有他親自設計的零部件或是由他牽頭。江和甫已是一位功成名就的航空動力專家了，到了事業快要畫句號的年齡段，要是栽個大跟頭，說的不好聽，那簡直是“晚節不保”。

江和甫不是沒有想過自己在其中的利害得失，他在高推重比核心機研制中自己給自己加壓，一個重要原因是，可以盡可能多、盡可能早地暴露研制中的問題。按照他的話說：“盡量把問題暴露在前期，才有時間去攻關和解決，不然，後面工作的難度和技術風險將會更大。
正是憑著中國科研人員這種相信技術、大膽創新、不畏艱難的勇氣和決心，為以後成功解決各種技術困難打下了堅實基礎。

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六、“順利”通過地面最大工作狀態

高推重比核心機在地面台第二階段的一次試驗中出現了油氣煙霧，現場的氣氛驟然緊張，很多參試人員一時不知所措。科研人員後來通過分析認為，這是在高轉速條件下形成的正常現象，並不是燃油泄漏。停車後經檢查和分析，這—判斷非常準確，地面試驗才得以繼續。否則的話，如果把試驗停下來，通過分解高推重比核心機來找原因，要耽誤好幾個月時間。
高推重比核心機地面最大工作狀態試驗是研制中的重要一環，要達到這一狀態，就要通過“共振區”，這是任何航空發動機研制進程中的一道坎。是否能夠通過，就要看高推重比核心機的設計、結構、強度和控制系統等是否能經得起全面的綜合考驗。

在渦輪院地面試車台上，高推重比核心機迸發出有節奏感，一陣緊似一陣的，如同戰機衝刺長天一樣的嘯叫！操作屏前，技術人員緊盯著計算機熒屏上反映高推重比核心機工作狀況的綠色曲線，目不轉睛地望著各種儀器、儀表，個個屏聲斂氣。來賓觀摩室裏，前來考察這次試驗的上級領導，軍方使用業界專家，有的站起來，有的離開座位走到大屏幕前，近距離地觀察高推重比核心機的運行狀態，關切之情都寫在了臉上。隨著油門杆緩緩向上推移，高推比核心機發出的嘯叫越來越緊湊，反映推力的綠色曲線平滑地通過了“共振區”，一路攀升，直到最大狀態的頂點。試驗順利成功了！這是一個載入我國航空工業史冊的時刻—我國自主研制、技術跨代、具有國際先進水平的高推重比核心機地面試驗達到最大狀態，標志著中國最先進渦扇航空發動機的研制又邁過了—重雄關！而為了這一刻，一航渦輪院和我國 50余個參研單位的數千名科技人員已經為之整整奮鬥了15年。此後科研人員並沒有因為“一點點”勝利而沾沾自喜，而是一鼓作氣，又順利完成了地面台上的全部試驗。我國高推重比渦扇發動機核心機由此誕生
。

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七、結語

15年來，一航渦輪院和參研單位的數千名科技人員合力攻堅，從摸索和突破一項項關鍵技術著手，從設計和驗證一個個零件開始，一步一個腳印，完成了高推重比核心機的高壓壓氣機、主燃燒室、高壓渦輪三大核心部件和軸對稱矢量噴管的研制，先後經曆了方案設計，直至核心機技術設計—核心機工程圖設計和相關技術文件的編制並下廠加工—核心機總裝—核心機在渦輪院地面台上點火一次成功並順利推到慢車狀態 —試驗達到地面最大狀態—地面台上的全部試驗。高推重比核心機的研制迎著風雨艱辛，一路走來，創造了80余項國內航空發動機研制的第一。高推重比核心機研制的順利成功，在中國航空發動機研制史上寫下了濃墨重彩的一筆。

高推重比核心機的研制成功，為我國在登頂高推重比航空動力高峰過程中建立起了“大本營”，有了這一“大本營”，我國一定能夠如期征服高推重比渦扇航空發動機的高峰，把我國的新一代戰機送上藍天！

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從這篇報道來看，ws15的核心機不僅僅是台核心機，而且還把非核心機的測試都做了，並且讓核心機上了高空台測試，ws15核心機總設計師江和浦說，這樣做雖然冒了很大的風險，但是卻可以讓ws15核心機盡早暴露出問題，問題暴露得越早越好，這樣之後研製的麻煩就會少很多，相反，日本的那台XF91技術驗證機只做了地面最大的台架推力測試而已，而且核心機的結構還沒有ws15的核心機結構完整，ws15的核心機從一開始除了部分零部件沒有之外，可以說是一台非常完整的發動機，而不僅僅是一台核心機