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太行发动机总师逝世 系列型号彻底成熟还需多少年

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太行发动机总设计师张恩和在近日逝世,在近20年内,张恩和一直从事太行发动机的研制管理工作。而从太行发动机的整个核心机构架体系来说,它的寿命将远远不止20年,挖掘尽它的潜力,还需要几代发动机人、数十年的投入。

核心机概念源自于美国50年代末期的发动机研制规划。美国空军航空推进实验室针对远期的航空发动机发展,指出要将发动机的研制工作分解成一个类似搭积木的过程;先把一系列技术和结构上存在较大共通性的发动机规划成一个系列,然后针对这个系列,在先期就将它最简化、最核心的部分(燃气发生器)研制出来,进行大量的验证和考核,发现并解决各种关键性的技术障碍和难关。

在核心机研制成功以后,只要不断的将风扇、低压压气机、低压涡轮、加力燃烧室、喷管等相对外围的部件不断加入,核心机就能变成一台完整的发动机。在核心机和验证机先期的大量研究和实验就铺平了道路的前提下,这种积木化、模块化的总体规划,在需要研制多种发动机的时候,大大简化了设计成本、降低了设计风险,并有效提升了发动机结构的可靠性。

 
 

从60年代到现在,美国航发的核心机研制计划已经超过了9代,第九代核心机(VAATE项目第二阶段)研制工作将在2017年结束。从血缘上讲,中国太行发动机、涡扇20发动机,都可以追溯到美国第一代核心机GE1身上;它是1961年GE公司根据美国海军对F14的性能规划、以及另外9种可能的军用飞机需求,确立了基本的设计框架。

在GE1核心机的体系下,美国研制了超过36个型号以上的发动机;从A10攻击机的TF34发动机,B1战略轰炸机的F101发动机,F18战斗机的F404等等;特别是F101发动机,后来衍生出了F15、F16使用的F110发动机系列,以及大飞机上广泛使用的CFM56发动机。

中国的太行发动机,就是参照国内客机广泛安装的CFM56发动机,以F101和F110为目标进行逆向还设计的产物。但是这一层背景,也使得太行发动机在设计时,并没有完全吃透GE1家族的原始设计,在后来的可靠性和性能发展上带来了很大的障碍。

而涡扇20和CFM56的关系,则比它和太行发动机的关系要更为亲近得多,加上太行在此前扫清了很多材料和工艺上的技术障碍,因此涡扇20的发展可以乐观的估计,要比太行顺利很多。

从60年代到今天,GE1家族通过材料工艺的不断更新,结构和燃烧控制设计的不断调整优化;已经从最初的2.27吨不到推力,发展到今天超声速发动机(F110-GE-132)的15.4吨推力。直到今天,美国和法国针对F110、CFM56家族的改进研究和升级依旧未曾停止。

在过去的20年,只是太行发动机刚刚起步、中国尝试吃透F101核心机设计的20年;与异国的本家兄弟相比,太行和涡扇20发动机无论是自身的性能发展——增大推力、减小重量、延长寿命、提高可靠性等方面;还是衍生出其它型号——比如用于隐身轰炸机的无加力燃烧室军用发动机等等,都还有大量的工作和极大的发展余地。

中国还需要几代航发人、数十年的努力,才能挖掘干净现有的太行/涡扇20核心机构架的潜力,并真正将整个中国的自主发动机研制体系完善起来。在未来的下一个20年中,新一代航发人必将比逝去的老一代人更出色的推动中国发动机的完善和进步。(作者署名:候知健)

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