C919飞机的“新心脏”,获得突破!世界领先

似鹤形 2022-12-12 14:59:37

今日

发布了一则消息。本着字少事大的原则,我仔细研究了一下这则消息背后的逻辑,发现原来不知不觉中这家企业做下了这样一件大事。从侧面也反映CJ2000,这个中国航空发动机中最有技术含量的“大家伙”,目前进展迅速。

在分析这则消息之前先讲一些飞机发动机的基本原理,这样有助于理解此则新闻的重要意义。小伙伴们都知道现在的商用客机,基本都是采用喷气式发动机。喷气式发动机的工作过程是:首先前端吸入大量的空气,然后压气机对空气进行增压,输送到后端燃烧室进行加热。根据热胀冷缩原理加热后的空气体积会急剧膨胀,最后发动机将这些膨胀的气体喷射出去,从而产生巨大的推力。原理讲起来其实很简单,小学生都能理解。但是应用中却极困难,一个发动机上要用到几百种耐热抗形变的材料。所以航空发动机又有“工业皇冠”的美誉。

在相当长的一段时间内中国因为材料技术单薄,一直无法自主生产航空发动机。然而在近几年,随着国力、技术的提升,这个西方的绝对领域正在被中国人打破。哈尔滨广瀚传动这次研发成功的关键部件,让本来落后的中国航天发动机一跃成了领跑者。

与军用航空发动机不同,民用发动机追求的是性价比。正是这一标准催生了越来越大发动机直径。因为涵道越大就可以有效降低油耗提升航程,但是涵道的增大必然带来风扇的增大。过大的风扇转速如果还维持之前的数据的话,就会导致桨尖速度过快从而产生激波和失速,这样飞机的发动机就无法正常工作了。降低风扇转速不就可以了吗?答案是:不行!

整个航空引擎的动力来源都是后端的发动机,风扇和压气机没有动力。那么就需要一根传动轴串联起风扇和压气机,使之获得发动机的动力,从而可以正常工作。正是因为风扇和压气机在同一根传动轴上,导致他们的转速必须保持一致。问题就在这里!风扇要求不能转速过快,但压气机却需要极高的转速以增压空气。这样就形成了一个不可调和的矛盾体。因此现代大涵道涡扇发动机只能在两者之间寻找一个折中,结果就是风扇和压气机都不能在按照自己的最佳参数工作,势必会影响发动机的性能。

这时齿轮传动风扇技术(GTF)应运而生。此项技术就是专门针对上面水火不容的矛盾体而产生的。聪明的专家们在风扇和压气机中间加一个齿轮传动传动装置用以调节转速,就可以做到一根传动轴上有着不同的转速。这原理其实很简单,懂一点机械的小伙伴都会想到。但是难点有许多。航天飞行对器材的重量的要求很高,额外增加一个部件一定不能产生很大负担。所以轻便就是第一道难关,想要轻便就需要研发新材料,并且这种新材料还需要有极高的耐热耐磨等特性。

齿轮传动装置结构非常复杂,包括多组齿轮和轴承等设备。这些齿轮转速接近万转/分,传递功率20MW。航空对于安全要求非常高,齿轮传动装置不仅要以一个极复杂结构运行,还要能长时间稳定运行。以中美航线为例,一次飞行就将近12小时,大部分飞机不做停留直接接人返杭。这样就是24小时刚强度连轴转。飞行中经常遇到气流,颠簸在所难免,再加上发动机本身的震动。如此精密的一起要对抗震动,也是一大问题。所以要同时满足这一切在以前看来是不可能的。这也是为什么GTF概念早就被提出,但是一直难以实现的原因。

好在现在获得了头。专家估算把发动机涵道比提高到15,总压比增加到60,发动机油耗比现在发动机降低10%,飞机航程则可以增加20%左右。这是一笔可观的利润了。如此高端的技术即使是民航发动机发达的西方也才刚刚应用,而且仅被使用在小型单通道的飞机上。中国这次研发的是适用于宽体飞机的发动机,是一个跨越式的发展了。

未来载有这种技术的CJ2000极有可能被按在C929国产大飞机上。同时官方也在利用GTF技术改造CJ1000.届时C919国产大飞机也将用上强劲的国产“心脏”。对于这款飞机的商用将是一大助力。

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评论列表
  • 弹珠 15
    2022-12-12 19:49

    且慢快话,骄傲使人退步,估计离先进水平还有较大差距

    杜先生 回复: 天高云淡
    因为你自己就是一付躯壳。
    天高云淡 回复:
    壳是国产
  • 2022-12-12 22:02

    还没正式飞,飞几年再骄傲不行吗?

    心中有善即是佛 回复:
    最大的问题是时间。1977年恢复高考,正常情况下第一批博士1987年毕业(水平不会高,因为多年不搞科研从牛棚解放出来的教授水平也落后太大),要出成果怎么也得5年以后,也就是说中国科技从90年代中期才慢慢起步,到现在不到30年!
  • 2022-12-12 22:46

    造壳大国

    悠悠 回复:
    牧洋犬急了[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]
    用户94xxx68 回复:
    少发动机啊,但是能带动产业。
  • 2022-12-12 21:39

    中国企业加油!!

  • LIN 5
    2022-12-12 19:53

    推力多少呢

  • 2022-12-14 13:02

    中国民航发动机确实进展顺利,几乎没有遇到卡点的位置,cj1000a已经在取证阶段了。

    用户79xxx63 回复:
    快拉到吧!
  • 2022-12-12 23:49

    闭嘴啊

  • 2022-12-12 21:00

    这有何难!把风扇和压气机安装在套轴上就解决了!何必再装上一个减速机?[笑着哭][笑着哭][笑着哭][笑着哭][笑着哭]

    老吴 回复:
    发动机已经是两根轴了,风扇低压压气机,低压涡轮在一个轴上。高压涡轮,高压压气机在另一个轴上。如果再分出一根轴来,风扇和压气机分开来,那么后面就得有三个涡轮,多出了一套轴系。世界航空发动机史上好像只有英国的一台发动机是三轴体系。轴和轴之间的支撑,密封是极其极其高的科技。现在工业体系说白了就是工艺和材料的问题,其他都不是问题。
    泰山石敢当 回复: 老吴
    俄罗斯的图160轰炸机的发动机用的就是三轴的![点赞][点赞][点赞][笑着哭][笑着哭][笑着哭]
  • syj 3
    2022-12-12 19:11

    [笑着哭][笑着哭][笑着哭]

  • 2022-12-14 12:15

    世界领先?没有其他符号用?

  • 2022-12-14 13:32

    多增加两排风扇页面不可以增加压力吗

  • 2022-12-14 14:41

    吊打波音,脚踩空客

  • 2022-12-12 21:33

    汽车的变速箱现在都不能搞定,坐到顶尖,发动机的变速器还想做好?难,非常非常难。

    臭小子 回复:
    哈哈……你这样的人不是中国人!谁告诉你中国的汽车变速箱做不好?
  • 2022-12-14 12:50

    宇宙第一!

  • 2022-12-14 12:13

    中国军用航空发动机技术已基本成熟,并在不断改善,先进性能是三年一小变,五年一大变。有了军用发动机技术的借监管,民用航空发动机也会很快走向成熟。

  • 2022-12-14 22:52

    领先宇宙

似鹤形

简介:专注于互联网,科技方面的文章