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中国研新一代航空发动机突破叶片断裂难题

2019/11/10 来源:湛江信息港

导读

中国研新一代航空发动机:突破叶片断裂难题涡轮部件,是航空发动机的三大高压部件之一。常见的民用发动机的一个工作叶片发出的功率,就相当于一台

中国研新一代航空发动机:突破叶片断裂难题

涡轮部件,是航空发动机的三大高压部件之一。常见的民用发动机的一个工作叶片发出的功率,就相当于一台F1方程式赛车或3台家用轿车的动力输出。同时,涡轮叶片还要承受超过其金属融化温度700度的高温、大约1000千克的离心拉伸应力。“高温”与“压力”是涡轮工作真实的写照。

中航工业涡轮院涡轮技术研究室专业工作就是航空发动机预研项目、在研型号中涡轮部件的气动和结构技术研究和设计。他们攻坚克难,突破了一个个关键技术。他们正如一个个涡轮叶片,集体发力,完成目标。这支年均年龄不到35岁的年轻团队,展示出了耐得了“高温”、顶得住“压力”的意志力和精神风采。

耐住“高温”,百炼成钢

高温是涡轮部件面对的道坎,工作环境温度动辄就是一、两千度;涡轮叶片从早的没有冷却结构的实心叶片,到今天要在一个小小叶片上打成百上千个冷气通道孔的先进超强冷却叶片,其设计和制造难度可见一斑。

这是涡轮设计质的飞跃,但同时带给涡轮设计团队的是一个个诸如叶片烧蚀、叶片断裂、叶片掉块等技术难关。肩负着自主研制国产新一代航空发动机的历史使命,他们深深地知道“既然干涡轮,就得多受累”。涡轮部件不能可靠工作,发动机寿命就无从谈起,因为高温,涡轮设计必须兼顾冷却和性能的平衡,发展和使用的工艺及材料,在兼顾性能、可靠性、制造性多因素下进行设计。他们针对高温带来的故障问题进行系统地试验研究:叶片试验、涡轮盘试验、振动试验……在设计-故障-改进的轮回中接受考验,在气动、传热、结构、强度、材料、工艺、试验等专业环节中千锤百炼。难题一个个踩在脚下,“高温”的锤炼,也炼就了他们的技术基础。一次次的磨炼,积累了设计经验,提高了他们解决和应对各种实践问题的能力。

顶住“压力”,负重前行

中航工业涡轮院“预研与型号并重”的战略发展转型,为涡轮技术研究室带来了专业发展的机遇和巨大的挑战。众多的重点型号逐步进入了各项可靠性试验考核,不可避免地伴随着各种突发故障,而涡轮部件作为故障频发区,涡轮技术研究室首当其冲成为焦点。

在压力下,涡轮设计团队以技术为引导,从问题背后的原因反思,化“压力”为“动力”。用技术进步化解先进指标的压力,用流程细化提高效率的理念应对进度的压力。通过数十次、上百次的迭代方案,一步一个脚印,去攻克技术前沿、冲刺目标任务。

为全面推进和落实院“发动机研制精细化工程”,涡轮设计团队结合自身特点,以已推行的研究室知识工程系列举措为切入点,逐步向“精”、“细”深入,形成制度化、常态化,做到有相应制度可依、具体规范可循。他们心中揣着梦想,梦想着自己装配、设计的航空发动机早日翱翔蓝天。

动力核心,技术引领

核心的掌握需要技术的支撑,涡轮专业在发展中永远将技术积累放在位。为了这个梦想,为了长远发展,涡轮技术研究室编写了《涡轮需知应会》,它凝聚了室里全体员工的智慧、经验,还有教训。这本书把从气动到结构、从设计到装配、从理论到试验的经验诀窍汇编成一个个知识条目,自主开发了知识管理工程平台,并将汇编的知识库在平台上进行传承和共享,为后续部件的研制提供借鉴和参考。

如今,院里的涡轮设计技术和这支团队一步步走向成熟:成功开发国内个涡轮气动设计系统;国内采用复合倾斜叶片的高压涡轮部件等;荣获科技成果奖、部级成果奖10余项,院级成果40多项。(来源:中国航空报)

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