殲20戰鬥機需要WS-15發動機

殲20服役之後，WS-15發動機何時量產(chan) 成為(wei) 大家關(guan) 注焦點，近日中國相關(guan) 單位研製成功航空發動機渦輪葉片複雜異型孔激光加工係統，標誌著國產(chan) 航空發動機又攻克了一個(ge) 難關(guan) ，為(wei) WS-15早日量產(chan) 打下了堅實的基礎。

渦輪葉片複雜異型孔主要用於(yu) 航空發動機氣膜冷卻，它可以用效降低燃料室、高壓渦輪工作溫度，提高發動機性能，美國正是在上世紀80年代攻克了這個(ge) 技術，為(wei) 四代航空發動機研製鋪平了道路。

我們(men) 知道航空發動機屬於(yu) 熱機，它的原理就是將熱能轉化成動能，從(cong) 這個(ge) 角度來講，發動機工作溫度越高越好，不過高溫燃氣還有一個(ge) 作用，那就是推動高壓渦輪帶動壓氣機，不斷為(wei) 發動機補充空氣，這樣高溫燃氣的溫度不能超過高壓渦輪所能承受的極限，因此（高壓）渦輪前溫度是航空發動機一個(ge) 關(guan) 鍵參數。

 

航空發動機燃氣溫度極高，對於(yu) 相關(guan) 部件要求極高

為(wei) 了提高渦輪前溫度，需要提高渦輪對於(yu) 高溫燃氣怕耐受能力，傳(chuan) 統高壓渦輪采用耐高溫合金提高渦輪前溫度，但是合金性能提高跟不上發動機性能增長要求，這樣氣膜冷卻技術就出現，它屬於(yu) 反其道而行之，通過降低渦輪前燃氣溫度來提高渦輪性能，氣膜冷卻在渦輪葉片上麵開出小孔，冷卻空氣從(cong) 這裏流出，由於(yu) 它的溫度較低，因此向下沉澱到葉片表麵，形成一層氣膜，隔絕高溫燃氣與(yu) 渦輪葉片，熱量不會(hui) 全部傳(chuan) 導到渦輪葉片上麵，這樣就會(hui) 改善渦輪葉片工作環境，提高發動機性能，氣膜冷卻技術被視為(wei) 發動機性能改善一個(ge) 關(guan) 鍵技術，根據相關(guan) 資料，現代航空發動機渦輪前溫度提高三分二由氣膜冷卻技術提供，高溫合金進展隻占三分之一，它的效能可見一斑。

 

現代航空發動機采用氣膜冷卻技術

氣膜冷卻係統難點在於(yu) 氣膜能夠均勻、持續覆蓋在器件表麵，如果少了達不到應有的效果，如果多了又會(hui) 影響發動機性能，在這種情況下美國率先采用了異型孔氣膜冷卻技術，它采用較小的進氣孔，從(cong) 而提供較為(wei) 強勁的對流渦，可以為(wei) 提高傳(chuan) 導能力，而排氣孔較大，這樣可以提高氣膜覆蓋程度，增加氣膜附壁性，具有更高的冷卻效率，這樣就提高了氣膜冷卻效率，按照國內(nei) 外航空發動機行業(ye) 的說法，采用異型孔氣膜冷卻技術，可以讓航空發動機燃燒室、高壓渦輪等熱端部件冷卻效率從(cong) 0.3提高到0.5，這樣就等於(yu) 提高熱端部件耐受高溫的能力，從(cong) 而提高發動機的性能和可靠性。

 

國產(chan) 航空發動機渦輪葉片異型孔加工設備

不過航空發動機熱端部件內(nei) 部空間狹小，在這麽(me) 狹小的空間裏麵加工異型孔困難非常大，存在五軸坐標聯動轉換、自動對焦與(yu) 補償(chang) 、法向自動檢測與(yu) 傾(qing) 角控製、CAD驅動多工位自動化加工等眾(zhong) 多技術難點。由於(yu) 國內(nei) 經濟技術水平和工業(ye) 基礎限製，國產(chan) 航空發動機長期未能攻克這個(ge) 難關(guan) ，造成熱端部件冷卻效率較低，相應就限製發動機渦輪前溫度，從(cong) 而降低了發動機推力和可靠性，經過努力，相關(guan) 單位終於(yu) 攻克了這個(ge) 技術難關(guan) ，這樣就為(wei) 國產(chan) 航空發動機提高渦輪前溫度打下了堅實的基礎，也表明國產(chan) 航空發動機推力、可靠性將會(hui) 有一個(ge) 大幅度增加。

隨著技術難關(guan) 逐一被攻克，WS-15航空發動機距離成熟已經指日可待，中國空軍(jun) 裝備完全狀態殲-20應該已經為(wei) 期不遠。