中国涡扇发动机最权威爆料-第4节
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シ⒏男虵20虎鲨和瑞典的JAS39以及韩国的T50金鹰都应用了该发动机，可靠，推力强劲是世界各国对F404公认的评价，其基本型加力推力在7。3，不加力推力4。9吨推比7。24，重量接近1吨，加力耗油率1。65。从重量上看，可以说该发动机也是十分轻的，精致和轻巧是人们对F404的第一印象，从油耗看该发动机的加力耗油率是涡扇发动机中少见的。至于PW1216，该发动机最早起源于美国普惠发动机公司于50年代为A4攻击机研制的不加力涡喷发动机，PW1216是其加力改型，主要改进有新型封严件，新型油泵、新型加力燃烧室和新材料。普惠发动机的主要计划是在该发动机的基础上采用中国WP7B或WP13涡喷发动机的加力筒体和相应系统构成其中国改型，该发动机的加力推力7。425吨，最大推力5。4吨，推比6。6。普惠公司还讨论了该发动机在中国联合生产以及与成飞协调了PW1216发动机加装超7战斗机的技术方案。
从三种发动机方案看，PW1120和F404都是不错的选择，而PW1216则采用了60年代发动机的方案，更接近于后来的WP13B和昆仑，而且当时中国已经开始了昆仑发动机的发展，昆仑要好于PW1216，所以中国倾向于选择前两者，但事实上美国更愿意把PW1216推销给中国，虽然此时正处于中美蜜月，但对中国，美国是有戒心的。毕竟美国在战后的两次大规模地面战争都和中国有关，美国当时更倾向于利用中国牵制苏联，而不是真正与中国结盟。况且先进发动机技术是任何一个国家都不愿意轻易转让的，美国当然也深谙此道。89年64动乱之后，随着东欧巨变，苏联解体，美国开始了对中国的武器禁运，此事也就不了了之。世上没有免费的午餐，天上没有掉下的馅饼，事实也证明只有自主创新，才能创造出中国发动机的新局面……
没有得到美系发动机，但美系发动机军用标准和研制方法却被我们所了解，其中美国通过核心机研制发动机的方法引起了我们的关注。
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要谈核心机首先得从美国的核心机发展之路说起，美国是率先搞发动机核心机的国家，美国最大的发动机研制单位是两家。即P&W和GE，他们在60年代初首先发展出了各自的第一代核心机GE1和STF200，随后又发展出了各自的第二代核心发动机GE9和JTF22，JTF22经过发展就是世界上第一台推比八的大推力小涵道比军用加力涡扇发动机F100，而GE9则发展出美国第一种轰炸机用大涵道比军用加力涡扇发动机F101。F101的缩小版就是GE15核心机，GE15经改进就是YJ101放气式涡喷发动机，YJ101的低压压气机经放大改进成为风扇后就是F404。F404的风扇经放大后装上F101的小涵道比改型就是F110。美利坚在核心机发展上体现出的是游刃有余与高效性，一批又一批的发动机通过核心机发展诞生，其中既有军用的也有民用的。从美国的核心机发展之路来看由核心机发展是一种切实有效的发动机发展之路，而且事实上也是这样，几乎所有的发动机强国最后都选择了核心机发展的道路。随着与美国的接近，我们也选择了这样一条道路……
国产中推核心机
我国于1980年起开始实施高性能推进系统工程预研计划（即高推预研），进行发动机先进部件的基础预研工作。耗时10年最终完成了预研课题。期间，我国从某国引进某型中推核心机之后将其作为参照机发展自己的中推核心机，1989年我国决定在10年预研的基础上全力以赴进行“七级高压压气机攻关、并同时开展与七级高压压气机相匹配的带气动雾化喷嘴的短环形燃烧室和全尺寸带气冷叶片的高压涡轮部件的研制”。考虑到将来发展为推比8一级小涵道比中等推力涡扇机的背景型号，因此这台核心机也就被称为中等推力涡扇发动机预研核心机（中推核心机）。
1991年1月正式决定开展中推核心机的研制和中推验证机的方案论证工作。并将中推预研分为三个阶段实施：即三大高压性能部件研制、中推核心机研制和中推验证机的研制。至此中推核心机正式立项研制，这是我国首次遵循“基础研究…关键技术突破…先进部件…核心机…验证机…型号研制”这一发展模式所开展的涡扇发动机研制工作。
中推核心机的研制工作是以624所为总设计师单位，江和甫任中推预研总设计师。从1991年2月起正式开始方案设计， 中推核心机的试制工作由430厂为主承制单位，参加研制的单位有420、460、170、100、606、621、625、西工大、德阳二重等全国21家厂所院校。首台中推核心机的加工和装配仅用了9个月的时间，至1992年11月18日完成加工总装、19日出厂，并于21日运抵624所。 核心机到达后于11月24日安装到地面试车台架上，并通过了质量评审。11月28日进行了启封运转和冷运转，起动机将核心机带转到21。5％转速。12月3日23点20分，核心机首次点火、一次成功！（相对转速达到35％）之后又成功进行了多次点火起动试验，在突破了冷悬挂、一阶临界转速等难关后，经发动机总公司与624所分析决定将发动机推至最大换算转速。12月12日在核心机第11次点火试车中，转速推到地面最高转速（换算转速达101。3％），核心机运转良好，振动小，排气温度等参数均正常！
由于核心机的工作环境是处于发动机的风扇（低压压气机）出口处，当发动机在地面台架运行时，核心机进口压力一般为0。35~0。45MPa，进口温度为430~470K。而在空中飞行时（如中低空、大速度），核心机进口压力可达约0。56MPa，进口温度约600K。中推核心机在设计时是以地面台状态，背景发动机在标准大气下工作时风扇出口气流条件为设计点。为节约试验经费和减少试验风险，第一台中推核心机的初步试验考核是在地面台架上进行，在取得有关性能数据及考核各部件匹配关系的情况下，再安排第二台核心机进行高空台模拟风扇出口温度、压力等工况下的进气加温加压试验。由于我国尚无专用的核心机试验设备，而新建一套试验设备不仅耗资巨大且建设周期也无法赶上核心机的研制进度，因此只有利用我国唯一的大型直接连接式高空试验设备—SB101高空台。
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第二台中推预研核心机用来进行高空台试验，主要目的就是前述提到的模拟风扇出口条件下考核核心机性能和结构强度。430等承制单位克服了进度紧、难度大、经费不足的不利因素，于1993年12月19日完成了加工组装，并于12月22日运抵624所。 核心机抵达后， 29日下午首次点火成功，在31日晚，中推核心机达到了100％换算转速，状况正常。至此，核心机高空台第一阶段的试验提前胜利结束！此阶段共起动58次，累计运行282min，其中最长一次连续运转85min。 1994年1月3日下午核心机按预定计划下台分解，检查，除发现压气机转子不平衡量过大外，其余一切正常。经重新平衡、装配之后上台，1月14日开始进行第二阶段试验。1月15日，向最高设计目标冲刺。经过一夜奋战，于16日晨7时24分顺利达到最大设计状态，进气温度、进气压力和物理转速都达到设计值！各项试验结果表明中推核心机高空台试验性能已达到设计指标，三大部件匹配良好，结构强度也得到了初步考核。比原计划提前了11个月性能达标。
之后中推于1997年获准开展整机验证机研制，于1999年因经费原因被迫中止。
中推核心机的主要性能指标、制造技术、设计技术已与F404（YJ101）、CFM56（F101）、РД…33等涡扇机的核心机水平相当。
六、欧洲恋情
除了与美利坚合作外，欧洲人也开始向中国介绍他的核心机技术。
欧洲的核心机发展之路是在美国之后开始的，最早开始的是XG20和X15计划，主要是改进RB199，超7发动机选型时也考虑过RB199。而始于1982年的XG40计划的核心是为验证罗罗公司的技术，使其满足90年代中期使用的先进战斗机发动机的要求而进行的。这项计划由英国国防部和罗罗公司联合出资。XG40核心机最后被发展为EJ200发动机。随着中美关系的解冻，从80年代开始，这些技术也随着欧洲对中国的态度转变而通过技术交流进入中国。
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与此同时我们也接触了法国的M88的技术。M88的研制始于70年代，有人认为M88的最初型号借鉴了CFM56的技术，而CFM56的核心机就是F101的核心机，法国于1983年开始核心机试验。现已投入使用，并已衍生至推比9的M88…3，其推力已经达到9吨。
90年代初期，随着苏联的解体，中俄关系开始正常化。中国从俄罗斯引进了苏27战斗机，俄罗斯的侧卫成为了中国的蓝鲨。发动机技术的引进也随着侧卫的到来而开始了，从推比7的AL31F到推比10的AL41F都引起了我们的注意，而其中推比12~15的P2000核心机引起了我们强烈的兴趣。P2000是俄罗斯继AL41F之后的新一代发动机计划，它是俄罗斯按照美国的核心机发展思路而开展的核心机计划，通过邀请俄罗斯专家讲课，以及技术引进，我们对俄罗斯的P2000计划有了一定的了解，并交换到一些技术。以此为基础，从90年代初起，我们开始了我们的新的高推计划 我国于1993年开始规划的新一代高性能燃气涡轮动力技术预研计划，其整体技术目标是使发动机单位推力达到120daN·S/kg，推重比提高（涡轴、桨发动机的功重比提高）。该计划包括百余项关键技术，开设了百多个研究课题。该计划目前进展顺利，所获得的技术成果将应用于在役、在研发动机的改进和新一代飞机用发动机的研制。
高推预研共完成上百项关键技术研究课题，开发了几百个计算机程序，取得很大的成绩。虽然这些研究成果的验证并不充分，但大部分已被应用于型号研制和改进改型。通过二个大型预研计划的实践，使我们对预先研究工作的特点及规律有了进一步的认识。通过高推计划，我们也开始了推比10发动机的发展。
推比10核心机的进度
1、 84年开始推重比10发动机预研的技术论证，88年4月召开了预研选题论证会，90年正式立项开题。
2、94年完成了6个总体方案的顶层设计，完成了项目指南和综合论证，93～96年开展对俄合作，并获得俄罗斯P2000的部分技术。
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3、基本确定了推重比10发动机总体方案。有些课题，如平均级压比达1。62的三级压气机研究已经取得了良好进展。
4、九五期间我们搞出了推比十发动机的三大高压部件，并于十五期间进入验证型核心机阶段。2005年的春天，激动人心的消息传来，624所历经15年研制的推比10核心机CJ2000点火成功，这为我国的推比10一级的发动机发展打下了坚实的基础，同时根据CJ2000核心机放大或缩小就可以发展出不同推力量级的高性能发动机来。我相信，在不久的将来，我们将会看到装配推比10发动机的新型国产飞机翱翔在祖国的蓝天。
七、材料上的突破
材料是工业的基础，发动机也不例外。而且发动机对材料的要求更苛刻。以下简单介绍一下两种正在应用的先进材料
高温合金是铁基、镍基和钴基高温合金的总称，又称超合金。铁基合金使用温度一般比镍基合金低，可做中温使用的零部件，如700℃以下使用的涡轮盘。镍基合金用来制造受力苛刻的热端部件，如涡轮叶片、导向叶片、燃烧室等，在先进的发动机中，镍基合金占总重量的一半。钴基合金因其具有良好的抗热腐蚀性能和抗冷热疲劳性能广泛用作导向叶片。国外铸造合金随定向凝固、单晶、超纯熔炼技术的发展，从定向正发展至单晶。单晶合金也已先后研制出三代产品。单晶合金是提高涡轮前温度、高推比的必须。国外现役发动机叶片材料主要采用第二代和第三代单晶合金，目前发展低成本（少Re）三代单晶合金，发展多孔单晶发散叶片。开发出第四代单晶。 我国先后发展了2代单晶合金，即DD3和DD6。DD3已经开始用于涡轴发动机，DD6可能在太行发动机生产型上得到应用。
涡轮盘是发动机重要的热端部件之一。它在极为苛刻的条件下工作，飞行时承受着启动…停车循环中的机械应力和温差引起的热应力的�
