渦噴13發(fā)動機(jī)
進(jìn)入80年代后，我國的航空發(fā)動機(jī)研制能力已具備了一定的實(shí)力，并且通過長期對渦噴7發(fā)動機(jī)的仿制、改進(jìn)改型，對渦噴發(fā)動機(jī)的技術(shù)性能已掌握得較為成熟。而這個時期也是我國新型殲-8Ⅱ和殲-7Ⅲ飛機(jī)研制的關(guān)鍵時刻。由于飛機(jī)性能要求的提高，現(xiàn)有的各型渦噴發(fā)動機(jī)（即使是較先進(jìn)的渦噴7系列也無法作到）都無法滿足其需要，必須要有一種新的發(fā)動機(jī)作為這兩種飛機(jī)的動力裝置。因此，最終決定在渦噴7發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)研制性能上（特別是穩(wěn)定性、可靠性）進(jìn)一步提高的發(fā)動機(jī)，并命名為渦噴13。與渦噴7相比，渦噴13發(fā)動機(jī)在性能上有了很大的提高。結(jié)構(gòu)上主要是對發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)進(jìn)行了大幅度改進(jìn)，發(fā)動機(jī)的喘振裕度明顯提高，低壓轉(zhuǎn)子加了軸間軸承，振動小，壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子盤和葉片大量使用了鈦合金，既減輕了重量又提高了葉片的工作強(qiáng)度。此外，還增加了較為先進(jìn)的發(fā)動機(jī)控制裝置，提高了發(fā)動機(jī)的控制性能，使其可靠性、穩(wěn)定性都有了較大的提高。發(fā)動機(jī)的推力也提高到了43.1千牛，加力推力則達(dá)到了64.7千牛，分別比渦噴7提高了50%和15%，發(fā)動機(jī)的翻修間隔也達(dá)到了350小時。渦噴13發(fā)動機(jī)的研制工作從1978年開始全面展開，1980年，首批3臺發(fā)動機(jī)開始進(jìn)行調(diào)試試車，到1984年先后完成了可靠性試車、高空臺模擬試車、露天臺性能試車及長期試車考核，測試結(jié)果表明各方面性能均達(dá)到了設(shè)計要求，1985年開始裝機(jī)試飛，滿足了殲-8Ⅱ飛機(jī)的研制進(jìn)度。
渦噴13AII型發(fā)動機(jī)采用高溫渦輪，提高渦輪前溫度，從而增加了推力，保證了飛機(jī)的飛行性能 80年代末，隨著殲-8Ⅱ飛機(jī)的定型生產(chǎn)，經(jīng)過改進(jìn)的渦噴13A發(fā)動機(jī)也開始了研制，改進(jìn)的主要方向放到提高性能及可靠性上，并采取了多項措施。如為減輕發(fā)動機(jī)的重量，將2到7級壓氣機(jī)的鋼機(jī)匣改為鑄鈦機(jī)匣，使發(fā)動機(jī)的重量減輕了12.9千克；將Ⅰ級渦輪葉片改為空心氣冷葉片，對燃燒室和加力燃燒室也作了改進(jìn)。改進(jìn)后發(fā)動機(jī)的前渦輪溫度提高了50度，發(fā)動機(jī)的加力推力提高到了64.7千牛。多項試驗表明，渦噴13A發(fā)動機(jī)的匹配性好，工作穩(wěn)定，可靠性有了明顯的改善。1991年，渦噴13A開始進(jìn)入批量生產(chǎn)，成為量產(chǎn)殲-8Ⅱ的改型機(jī)殲-8B的標(biāo)配動力。 在取得已有成績的基礎(chǔ)上，貴州黎陽發(fā)動機(jī)公司（原貴州航空發(fā)動機(jī)廠）在“小步快跑、量力而行”原則指導(dǎo)下，又開始對渦噴13發(fā)動機(jī)在結(jié)構(gòu)和性能上進(jìn)行發(fā)展和完善。1984年，改進(jìn)型渦噴13F發(fā)動機(jī)開始研制，它是在渦噴13AⅡ發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上將4級渦輪均改為帶冠葉型，加力燃燒室改用沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器，從而使發(fā)動機(jī)在飛機(jī)作大機(jī)動動作時仍可以穩(wěn)定工作，發(fā)動機(jī)的安全工作裕度有了很大提高。1993年，作為殲-7E飛機(jī)的配套動力開始投入批量生產(chǎn)。為滿足殲-7C型飛機(jī)的改型需要，在F型的基礎(chǔ)上又研制出了渦噴13FⅠ型發(fā)動機(jī)，重新設(shè)計了第一級壓氣機(jī)，并在壓氣機(jī)的機(jī)匣上采用了附面層控制技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化了沙丘駐渦火焰穩(wěn)定器，1994年設(shè)計定型。1993年，殲-8Ⅱ飛機(jī)的最新改型殲-8ⅡM飛機(jī)開始研制，其特點(diǎn)是突出中低空機(jī)動性能及載彈量，因此需要加大飛機(jī)的動力。1993年3月，在渦噴13AⅡ的基礎(chǔ)上，新型渦噴13B發(fā)動機(jī)的研制工作開始。該發(fā)動機(jī)的各方面性能都是渦噴13系列中性能最好的，主要是在壓氣機(jī)、機(jī)匣、渦輪葉片及加力燃燒室上作了重大的改進(jìn)，發(fā)動機(jī)的加力推力提高到了68.6千牛，耗油率則下降了2.5%，達(dá)到了當(dāng)初的設(shè)計目標(biāo)。 圖8：殲-8II飛機(jī)上裝備了2臺渦噴13AII發(fā)動機(jī)，雖然比渦噴7在各方面有了較大的提高，但是其固有的性能缺陷使殲-8II的飛行性能不能得到完全發(fā)揮，未來有可能被更為先進(jìn)的“昆侖”發(fā)動機(jī)所取代 渦噴13系列發(fā)動機(jī)的研制使我國結(jié)束了不能研制生產(chǎn)高性能渦噴發(fā)動機(jī)的歷史，雖然其性能及技術(shù)還不是特別先進(jìn)，但卻是我國從仿制改型向自行設(shè)計制造的重要轉(zhuǎn)變。 “昆侖”發(fā)動機(jī) 80年代中期，我國航空發(fā)動機(jī)的研制能力已有了長足進(jìn)步，可以生產(chǎn)出一大批性能較為先進(jìn)的渦噴發(fā)動機(jī)來滿足空軍部隊的作戰(zhàn)要求。但這些發(fā)動機(jī)基本上都是在前蘇聯(lián)發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上的改進(jìn)、改型，并沒有走出前蘇聯(lián)發(fā)動機(jī)的“框子”，客觀地說并不完全是自己的產(chǎn)品，整體技術(shù)水平仍處于20世紀(jì)60到70年代的水平。這不僅制約了我國航空發(fā)動機(jī)制造工業(yè)的發(fā)展，同時還嚴(yán)重影響到我國軍用戰(zhàn)機(jī)的性能。因此，能否為國產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)裝上中國自己研制的強(qiáng)勁“心臟”，是解決中國戰(zhàn)機(jī)所面臨的各種問題的關(guān)鍵所在，對我國今后航空發(fā)動機(jī)及軍用戰(zhàn)機(jī)的研制都具有極其重要的意義。 “昆侖”發(fā)動機(jī)就是在這種背景下開始研制的。它是我國第一種完全自行設(shè)計、研制的國產(chǎn)渦噴發(fā)動機(jī)，具有完全的“自主知識產(chǎn)權(quán)”，其所使用的技術(shù)、材料、工藝等完全立足國內(nèi)。“昆侖”發(fā)動機(jī)的研制有幾分偶然因素在內(nèi)，最終能有今天的這個結(jié)果是非常不易的。1983年，隨著渦扇6的中止研制，研制單位606所的設(shè)計人員已無型號可作，設(shè)計隊伍日見渙散。為了這支寶貴的設(shè)計隊伍不致于徹底垮掉，1984年，上級為該所下達(dá)了研制“昆侖”發(fā)動機(jī)驗證機(jī)的任務(wù)，606所又恢復(fù)了原有的生氣，僅用2年零8個月就完成了樣機(jī)。1987年正式立項，開始進(jìn)入原型機(jī)的研制階段。而此時恰逢我國頒布了全新的國軍標(biāo)GJB241-87“航空渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)通用規(guī)范”，上級要求“昆侖”發(fā)動機(jī)的研制要全面貫徹新的國軍標(biāo)。由于國軍標(biāo)是以美國的軍標(biāo)為基礎(chǔ)編制的，與以前我國所按的前蘇聯(lián)軍標(biāo)有著很大的不同，因此此前所有對發(fā)動機(jī)的設(shè)計試驗標(biāo)準(zhǔn)全部都得推倒重來。這使“昆侖”發(fā)動機(jī)研制進(jìn)度大大拖慢，最后經(jīng)歷了長達(dá)18年的時間才在2002年設(shè)計定型。但從今天看來，當(dāng)年貫徹國軍標(biāo)轉(zhuǎn)移是極為正確、極富遠(yuǎn)見的，它不僅提高了我國研制航空發(fā)動機(jī)的能力與水平，還解決了我國航空發(fā)動機(jī)長期以來所存在的可靠性低、可維護(hù)性差、使用壽命短的缺陷�！袄觥卑l(fā)動機(jī)之所以用了近18年的時間才完成研制工作，主要是由于國軍標(biāo)的要求十分苛刻，要全面貫徹起來就當(dāng)時的國內(nèi)基礎(chǔ)并不具備條件，另一個原因是我們?nèi)鄙僖恍┍仨毜膶?shí)驗設(shè)備，因此，要在原定的時間內(nèi)完成研制計劃是很困難的。 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“昆侖”2發(fā)動機(jī)，他是我國第一種按照軍標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)完成全部實(shí)驗項目的高性能發(fā)動機(jī) “昆侖”發(fā)動機(jī)的地面試車過程中曾先后出現(xiàn)過高壓渦輪葉片折斷、高壓壓氣機(jī)和低壓壓氣機(jī)葉片斷裂、發(fā)動機(jī)管路滲漏油、空中潤滑油消耗量過大、艙壁溫度過高等問題，而在裝機(jī)試飛中又出現(xiàn)了部分加力脈沖、加力點(diǎn)火成功率低、高空大速度喘振停車、高空小速度切斷加力停車等各種重大技術(shù)問題。公司技術(shù)人員經(jīng)過近一年多的努力，所有出現(xiàn)的技術(shù)問題都最終得到了圓滿的解決，研制工作也順利進(jìn)入了最后階段，完成了所有試驗任務(wù)，最后在2001年12月通過了國家測試，達(dá)到設(shè)計定型標(biāo)準(zhǔn)。 “昆侖”發(fā)動機(jī)為雙轉(zhuǎn)子帶加力式渦噴發(fā)動機(jī)，采用了帶氣動變化噴嘴的環(huán)形燃燒、復(fù)合氣冷定向凝固無余量精鑄渦輪葉片、數(shù)字式防喘控制系統(tǒng)及氣膜冷卻等多種先進(jìn)技術(shù)，技術(shù)性能上達(dá)到了一個很高的水平。發(fā)動機(jī)長4.635米，直徑882毫米，重1010千克，最大推力49千牛，加力推力69.6千牛，推重比6.4，加力推力耗油率0.20千克/牛•小時，最大推力耗油率0.098千克/牛•小時，翻修時間達(dá)到了850小時，總壽命達(dá)到1500小時，總體達(dá)到了世界80年代中期的技術(shù)水平。 后來，我國又先后推出“昆侖”Ⅰ、“昆侖”Ⅱ型發(fā)動機(jī)。Ⅰ型是原型1號機(jī)的改型機(jī)，主要是對外部機(jī)匣、附件等外部部件進(jìn)行了適應(yīng)性改造，以提高其裝配性能。“昆侖”Ⅱ型則是加大推力型，它是在“昆侖”發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上，以不損害發(fā)動機(jī)的工作可靠性、耐久性和安全工作裕度的前提下，通過采用先進(jìn)技術(shù)來增大發(fā)動機(jī)的空氣流量、提高部件的工作效率、減少漏氣及流體損失，并且進(jìn)一步降低了耗油率，機(jī)體部件上提高了鈦合金的使用，減輕了發(fā)動機(jī)的重量，提高了發(fā)動機(jī)的推重比，提高了性能�！袄觥雹蛐桶l(fā)動機(jī)的外形尺寸與原型一樣，但最大推力和加力推力分別提高到了53.9千牛和76.4千牛，最大推力和加力推力時的耗油率則下降到0.093千克/牛•小時和0.18千克/牛•小時，推重比為7，是目前我國最先進(jìn)的渦噴發(fā)動機(jī)。由于“昆侖”Ⅱ型發(fā)動機(jī)的安裝方式和外形尺寸與我國大量在役的渦噴7、渦噴13系列發(fā)動機(jī)基本相同，具有很好的互換性，因此可以很方便地安裝到現(xiàn)役各型殲-7、殲-8飛機(jī)上，從而使這兩種飛機(jī)的性能有了一個跨越式的提高，極大地提高了我海空軍航空兵的空中作戰(zhàn)能力 |
