大型飞机发动机的发展现状和关键技术研究

王之声

摘 要：本文对军用及民用大涵道比涡扇发动机设备发展现状和关键技术要素等进行了详细分析和阐述，对国家正在执行的大型飞机工程项目目标等加以确定，并深度表述和解析大型飞机发动机重要性内容和大型飞机发动机基础性关键技术内容。

关键词：大型飞机;发动机;发展现状;

大涵道比涡扇发动机主要是指基本涵道比大于4的涡扇发动机设备，涡扇发动机设备自身具有推力大和耗油率低优点以及相关运行噪声小等优点，之后在此基础上在军用运输机方面和对应大型亚声飞机方面应用较为广泛。军民用大涵道比涡扇发动机技术自身具体性通用性能较为强劲，高达70%的运行效率，其安全性要求、环保性要求、舒适性要求和经济性要求等远比民用干线客机要严格得多。所以军民结合策略实施和相互扶持策略实施势在必行，因为军用大涵道比涡扇发动机设备自身数量较少，多数以较大军用运输机发动机设备以及民用改型模式为主，最为常见的几种类型包括CFM565C发动机设备和俄罗斯D-30KP发动机设备等。

1 大型飞机发动机设备发展现状要点分析

通过数次分析和调查可以看出，中国未来20年干线客机需要八百架左右，级别为150座级，加之不同用途的大型飞机，军民用大涵道比涡扇发动机设备所需数量为2750台，其价值为412亿美元，将其进行人民币换算，为3300亿人民币左右。应该了解到，大涵道比涡扇发动机设备用途相对广泛且发展潜力巨大，大涵道比涡扇发动机设备的合理运用会带动我国经济发展和军事发展以及社会效益增长，之后在此基础上推动我国内部国民经济发展，并对科技进步和国防进步起到至关重要的作用。经过我国飞机行业改革与创新，我国航空动力技术得到深度发展与完善，军用涡喷和小涵道比涡扇发动机应用均被推广，上述设备研制生产能力得到全面加强，并装备了近百种军民用飞机，其为民用航空事业发展和军用航空事业发展贡献出了宝贵力量。需知，大型飞机发动机使用中，以大涵道比涡扇发动机为主，风扇技术研究工作和高压技术研究工作均被深刻探讨与研究，在航空推进技术验证策略方案支持下均取得可喜进展，逐步完成了设计定型太行发动机核心机为核心的大涵道比涡扇发动机设备调整机构建立，虽然如此，但与发达国家发动机科研水平相比仍旧存在较大差距，因为发动机技术基础相对较弱且关键技术突破性较小，无法满足现下飞机运行需求，并且多数实验设备和部件仍旧存在缺门现象，工程设计方面和使用经验方面上仍会遇到许许多多的研发困难。

2 大型飞机发动机关键技术分析

2.1 设计技术 针对军民用大涵道比涡扇发动机设备进行分析，包括特殊状态下的环保指标和寿命指标以及经济指标，剩余主要设计技术指标一般情况下持等同状态，此时共包含了总体内容、部件内容、系统内容、整机内容和仿真内容等，所以我们要对大型飞机发动机关键技术进行积极整合与全面研究。大涵道比涡扇发动机设备整体策略设计技术，此时涵盖了飞发一体化内容和经济性分析内容两种;民用发动机适航技术得到广泛应用，之后为大涵道比涡扇设计技术和增压级设计技术。大型飞机发动机设备关键技术还包括低排放技术、高性能技术、长寿命技术、低压涡轮设计技术、核心机设备设计技术、低噪声设计技术、验证机设备研发技术、轴承和传动润滑系统设计技术、故障诊断和监控技术和涡轮主动间隙控制技术以及辅助动力装置设备设计技术等。

2.2 实验技术与测试技术 大涵道比涡扇发动机设备与小涵道比涡扇发动机设备不同点在于需要对大涵道比涡扇发动机实验设备和对应大涵道比涡扇发动机设备研发技术进行及时改进与完善，除此之外，其尺寸增加内容和流量增加内容以及推力增加内容等均需进行调整和完备。因为在大涵道比涡扇发动机设备中，特别是民用大涵道比涡扇发动机设备，其旨在达到严格适航条例需求，此时应该进行大量适航试验活动操作，最为常见的包括了吞咽试验内容和包容试验内容以及相关的环境试验内容，之后在此基础上要对大涵道比涡扇发动机设备自身所需试验进行深度研究与分析，发展与之对应的试验方案和使用规范，此类操作技术中涵盖了整机试验内容、调试技术内容、发动机反推力试车技术内容、发动机投鸟试验技术内容、发动机设备吞水内容、发动机设备吞冰内容、发动机设备吞砂试验内容、发动机侧风试验内容、发动机逆风试验内容、发动机设备噪声场测量技术内容和部件寿命基础性检查内容等。

3 主要解决方案与措施要点分析

3.1 关键技术攻关要点和验证机研制要点分析 发动机设备整体研究方案设计和发动机设备部件设计以及发动机设备加工试验设计等显得尤为重要，此时应完成发动机设备方案设计，与此同时，要进行详尽的性能分析计算，对部件设备气动热力性能进行深度数值仿真研究和发动机设备方案草图整理，预选有效设计方案，对部件技术指标和对应结构系统设计参数需求做出严格规范。除此之外，要相继完成总体系统试验件设备设计和部件设计以及部件寿命设计与分析，在选材和工艺加工环节严格把关，对系统综合数值方针内容等也要进行仔细分析与思考，辅助动力装置设计内容和辅助动力装置试验内容等也为其中重点。核心机设备工程设计和验证机设备工程设计以及加工工序均需事先严格制定，逐步完成核心机设备加工和地面模拟试验，重要内容为地面台架位置处的持久性综合试验，还有就是高空台巡航状态性能模拟试验，需要注意的是，此时H=11km， Ma=0.8，此种规格才算准确。

3.2 材料建设和工艺建设以及试验调整 材料内容和操作工艺内容是大涵道比涡扇发动机设备内容核心技术之一，需要提前安排实施计划和研究策略，做好攻关研究工作，只有这样才能在一定程度上达到技术突破和技术创新的主要目的。大涵道比涡扇发动机设备研制过程中需要合理介入加工方案和对应正规试验手段等，在当前基础上结合技術实施原则和工作特点，做好及时的技术完备与技术补充，最为常见的操作即为野外试车台、环境试车台、2号高空舱、快速反应科研试制力量等。

4 结束语

综上所述，应合理利用大涵道比涡扇发动机设备技术对设备自身进行试验与考究，逐步完成试验步骤，务必要做到认真负责，全面做好材料建设工作和工艺改进工作以及试验调整工作等，以此来提高大型飞机发动机设备的研发质量和研发效率。

参考文献：

[1]陈红梅，朱之丽.涡扇发动机过渡过程模拟精化方法[J].航空动力学报，2002（01）.

[2]朱之丽，孟凡涛，陈宝延.基于台架的涡扇发动机优化调整分析[J].北京航空航天大学学报，2003（07）.