中国CJ1000能否取代进口航发上C919 材料还落后一代

那么在研发第四代涡扇发动机时,国内会不会重走仿制的老路?下面分别从核心机的三大部件——高压压气机、燃烧室和高压涡轮的结构来进行分析。

(1)高压压气机

拼多多暑假大促,升温降价,全品类暑期大促 →

  CJ1000A的高压压气机

CJ1000A采用10级高压压气机,通过三维气动设计压气机叶片,提高了压气机的效率,平均级压比可达1.36,增压比在21-22之间。第1~4级转子为整体叶盘设计,降低高压压气机重量。由久负盛名的MTU提供的这组压气机,其数据上虽然比LEAP稍稍逊色一点,但也完全可以称之为同等级产品。

LEAP的核心机由CFM国际公司的eCore计划发展而来,这一计划是集GE90、GP7200和GEnx等著名的发动机的使用经验,再加上CFM国际公司自己的TECH56计划的先进技术发展而来的,因此LEAP的高效高压压气机设计非常先进。其压气机级数同为10级,也采用三维气动设计叶片,增压比达到22,这一数据比上一代发动机高了近50%,由此可以看出eCore计划的巨大成功。

(2)燃烧室

  CJ1000A采用的单环腔燃烧室

CJ1000A采用中心分级的贫油预混预蒸发(LPP)组织燃烧模式的单环腔燃烧室(Single Annular Combustor ,简称SAC),短环形单腔火焰筒采用浮壁式设计以提高火焰筒寿命,根据试验,氮氧化物等污染物排放比国际民航组织(ICAO)发布的民用飞机排放标准(CAEP-6标准)规定的排放值降低50%,和目前航线上主流机型的排放水平大体相当。

LEAP的燃烧室为第二代双环预混旋流(Twin Annular Premixing Swirler,简称TAPS)燃烧室。TAPS燃烧室燃油喷嘴的主燃级燃油喷射采用的是气动雾化式,其通过主混合器空气旋流器的高压空气气流与主燃级燃油的射流相垂直,目的是使主燃级燃油的雾化更充分,混合度更高其进入燃烧室燃烧可在燃烧室内形成稳定的主燃级燃烧回流区,由于燃油预先与空气混合后喷入燃烧区进行燃烧,燃烧区也处于贫油状态,因此TAPS燃烧室的燃烧分区更合理,可实现发动机全工况的贫油燃烧,以实现降低污染物排放的目的。

(3)高压涡轮

CJ1000A采用2级气冷高压涡轮。高压涡轮叶片为无叶冠空心设计,采用成熟高效的复合冷却结构,带有气膜冷却孔,可通过引气管从压气机和外涵气流中引入冷却气流,对涡轮转子进行冷却。高压涡轮机匣则采用带主动间隙热控制的结构。相对来说,CJ1000A的高压涡轮设计在满足效能和重量指标的前提下,技术应用还是较为保守的。

LEAP发动机的高压涡轮采用了低刚性高载荷设计,单级高压涡轮的设计压比是16。其空心叶片除了应用先进涡轮叶型材料(ATAMS)之外,还应用了经过验证的涡轮导向器新结构,新的气动设计技术和减震叶片,使得LEAP发动机的高压涡轮的效率和耐久性大幅提高,而重量明显降低。

总结一下,CJ1000A和LEAP的核心机均非常先进,高压压气机均为10级,压比均在21~22,高压涡轮均为2级,均是典型的第四代民用涡扇发动机的超高压比核心机。相比之前诸如CFM56或V2500等三代民用涡扇发动机的核心机,压比几乎提高一倍,结构更紧凑,重量也更轻。

但两者的燃烧室差别很大,CJ1000A的燃烧室为单环腔燃烧室(SAC),LEAP的为双环预混环流(TAPS)燃烧室,关于TAPS燃烧室和SAC两种燃烧室结构的区别和优劣,根据国内相关研究,结论如下:TAPS燃烧室的出口总压恢复系数和燃烧效率比SAC高,出口温度分布系数(OTDF)明显比SAC低,即燃烧室出口温度分布更均匀,涡轮的冷却效率更高;慢车状态下的碳氧化物排放水平比SAC略高,设计状态下的氮氧化物排放水平比SAC低,即排放标准更高。

因此,虽然CJ1000A和LEAP的两种不同类型的燃烧室均能满足各自的性能要求、且均符合现阶段CAEP-6的排放标准,但LEAP采用的第二代中心分级双腔预混旋流燃烧室(TAPS)有着十分明显的技术优势,是一种更先进、更环保、发展前景也更好的高温升、低污染燃烧室,国内应该尽快突破相关技术。

总之从上述分析可以看出,CJ1000A和LEAP的核心机区别还是较为明显的,至于在高压级数、压比等数据上的相似性,除了作为计划装备同型客机的发动机,难免存在技术参考的情况之外;主要原因还在于CJ1000A和LEAP均属于同一推力级别的发动机,在同一代技术水平下,结构设计自然具有趋同性。

(四)依旧遭遇材料短板的低压涡轮

CJ1000A采用7级中等负荷低压涡轮,低压涡轮叶片采用实心带冠精铸叶片,叶型为高升力叶型,以减少叶片数目、降低低压涡轮重量,低压涡轮机匣为整体机匣。

LEAP1C的低压涡轮也为7级,低压涡轮叶片均采用新一代三维气动设计,工作叶片采用先进的耐高温、质量轻的钛铝金属间化合物材料,导向器叶片的材料为陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,简称CMC)。

低压叶片的设计相对掣肘较少,使得CJ1000A和LEAP的低压涡轮在气动性能上基本处于同一水平,而最明显的差距仍然在材料上。LEAP已经确定采用陶瓷基复合材料,其质量仅为传统材料的一半甚至更轻,但可以耐1200℃以上的高温,并且不需要冷却,易于加工。从已经公开的信息看,CJ1000A的低压涡轮材料应该还是传统的高温合金材料,这对于低压涡轮的重量控制较为不利。

一个弱化版LEAP,究竟能给中国航发产业带来什么?

感谢读者们能看完这些枯燥的技术细节。总结一下吧,CJ1000A基本是一个全面弱化一点的LEAP1C,在主要性能指标如推力、耗油等方面还能做到基本接近,但在重量、环保等方面就有些力有不逮了。

即使将两者看做一个等级的型号,考虑到LEAP系列发动机已经投入商业运营一年半,而这第一台CJ1000A的后面还得有个X,从技术上来说,确实还是“同志仍需努力”。等到完成漫长的适航工作后,届时面对欧美新一代发动机的它,市场竞争力就更。。。。。。然而,有的事情就是明知眼下赚不到钱也得去做的,不做以后永远不会成功。

笔者认为,即使它以后注定只能在C919原型机上积累数据,争取国内外的民航适航证,CJ1000A的意义也并不局限于为后继型号打基础,以及在购买国外发动机时发挥“压价”之类的用途;如果它能够走完研制定型全流程,还将大大提高整个中国航发产业链的技术水平和管理水平。

中国目前在航空发动机上的技术实力,总体相当于欧美航发巨头上世纪90年代的水平,由于后发优势,部分生产设备甚至超过欧美航发企业部分工厂,但投产的几型发动机却仍达不到欧美国家上世纪90年代产品的指标。

比如FWZ-8系列涡轮轴发动机,是国内引进法国阿赫耶发动机全套技术资料生产的国内型号。虽然按照同样的技术规程和工艺文件,但是国内生产的FWZ-8系列发动机在寿命和可靠性上却一直比不上法国原版产品。

著名的FWS-10“太行”发动机,虽然使用的核心机与美国通用电气的F110系出同门,且设计定型后又经过近十年的成熟完善,如今虽然在推力和油耗等指标上达到了美国90年代生产的F110的水平,但在平均无故障间隔、首次翻修寿命和整机寿命等方面依然不到F110的一半。

而传说多年的“四代大推”,纸面性能指标堪比国外同类产品,但却迟迟解决不了可靠性方面的问题,至今还在试验台上……

导致这种有技术实力、却没有对应水平产品的主要原因,就在于国内航空发动机整个产业链从上游主机厂/所到下游各附件厂的管理水平差距太大。一个产业要成熟发达,仅仅有实验室的技术和产品是远远不够的,必须要由能够投入标准化的工业大生产体系,批量生产出合格的产品才行。

后者恰恰是中国航发乃至整个航空工业所缺乏的。虽然很多航发制造厂可以按照外商的技术规范和工艺要求生产出合格的零部件,但把上千万个零部件整合到一起、还能够达到设计指标就不是一件容易的事。可以说我国航发产业在整机设计系统集成,标准化生产质量控制,供应链管理等诸多方面距离欧美航发巨头差距仍然很大。

所以说CJ1000A这样一款技术指标先进,对部件质量要求很高,节点限制上又相对宽松、资金也较为充沛的民机发动机,恰好是中国航发产业整合力量的良好契机。而对待CJ1000A中的外国元素,在民机系统国际化合作已成惯例的今天,更要以开放的心态去面对。这可是我国第一款民用大推,能借着C919带来的高技术起点和国际合作便利,多学点技术何乐不为?

我国航发产业不缺乏理论能力和工程技术,但却严重缺乏民用航空发动机的研发经验,而且随着现代军用和民用发动机技术路线差异越来越大,前者的经验也越来越难以反哺后者了。

打个比方,好比一家餐厅,手上有足够的食材和厨具,也有足够的高水平厨师,但是长期只会做中餐,虽然偶尔也帮隔壁的西餐厅加工一些半成品,但从来没有完整做过一次西餐的经验。所以即使中餐已经小有名气,一提做西餐那也只能是摇头。

现在由于爱吃西餐的人多了,餐厅决定开一家分店主营西餐,那一开始肯定要请专业的西餐厨师和服务人员来手把手地教。不过由于自身什么都不缺,厨师又勤奋好学,所以很快就可以做出一桌标准的西餐。

只要跨过这一步,后面便会越来越熟练,菜品质量和服务质量也会越来约高,最后甚至可以和正宗的老牌西餐厅相媲美。到那时,这家餐厅的中餐和西餐业务都会齐头并进。

上一页 主页
大家都在看
拜登为何不让以色列报复伊朗,背后跟中国有关

相关

阅读13856

米莱同时对中美开条件,谁帮收复马岛就站谁?

相关

阅读42690

中国防长接通电话,撂下3句重话,美方提南海

相关

阅读12054

布林肯来中国,王毅外长将围绕这个问题与之交锋

相关

阅读10874

俄军连续大捷,乌军败相已露!一脚踢到拜登软肋

相关

阅读8288

解放军最强履带火炮现身高原,后续型何时官宣?

相关

阅读7612

美认清现实拒绝被“绑架”,以色列恐陷孤立状态

相关

阅读6698

热门评论
更多精彩内容
俄军在1000公里防线发起总攻,乌赶紧找上中方

最热

阅读43982

2年狂赚400亿,美英一纸禁令要让俄罗斯“断粮”

最热

阅读40354

中国公布重要数据迎敌,关键节点中国连赢两局

最热

阅读10456

刚刚

中国实力惊人!韩国态度突然反转,美国下不来台

最热

阅读7379

刚刚

危险!日本完全押宝美国,又一次选择了赌国运

最热

阅读22984

以军报复来了,轰炸伊朗核重镇,伊朗或再反击

最热

阅读23578

美军点火中国后院硬刚解放军,东南方向兵凶战危

最热

阅读5342

刚刚

伊朗炸懵了以色列,美国急呼中国:拉兄弟一把

最热

阅读3774

美国扩大这一遏华小圈子,这是在给自己埋雷!

最热

阅读11105

45分钟前

重磅!沙特传来最新消息,中国做梦都能笑醒!

最热

阅读79798

04-18

官宣退位!他上台引爆中国“马六甲危机”大猜想

最热

阅读53813

伊朗外援已到,第4股势力参战,以捅了马蜂窝

最热

阅读68519

太像东风41!伊朗突现神秘导弹,美国不知道是啥

最热

阅读33061

岸田访美,但还没出机场,就被美国敲碎了幻想

最热

阅读61690

04-18

马科斯要求中国大使给说法,中方回应斩钉截铁

最热

阅读59150

黎智英迎终极审判,美西方下场,英施压中方放人

最热

阅读24390

这国又要求中国重启一带一路,如意算盘打的响

最热

阅读54788

04-18

歼8F投掷神秘隐身弹药,独门绝技让八爷再战十年

最热

阅读22350

中国福建舰整装待发,飞行甲板惊现五大舰载机

最热

阅读24588

04-18

72岁的李显龙辞职,卸任前的一句话分量很重

最热

阅读47009

04-18

拜登为何不让以色列报复伊朗,背后跟中国有关

最热

阅读13856

米莱同时对中美开条件,谁帮收复马岛就站谁?

最热

阅读42690

中国防长接通电话,撂下3句重话,美方提南海

最热

阅读12054

布林肯来中国,王毅外长将围绕这个问题与之交锋

最热

阅读10874

俄军连续大捷,乌军败相已露!一脚踢到拜登软肋

最热

阅读8288

解放军最强履带火炮现身高原,后续型何时官宣?

最热

阅读7612

04-18

美认清现实拒绝被“绑架”,以色列恐陷孤立状态

最热

阅读6698

乌克兰要谈判,俄罗斯4字亮明立场,120国齐聚

最热

阅读24984

04-18

和伊朗掰手腕,以色列人就真的天不怕地不怕?

最热

阅读13929

04-18

美首次在菲部署中程导弹,炒作可打到中国沿海

最热

阅读11200

中国顺差不见上千亿!谁偷中国钱?两大元凶现身

最热

阅读50748

轮到中国“卡脖子”了!西方承诺弹药迟迟不到位

最热

阅读98515

杜特尔特联手中国,这次给马科斯整了个大活!

最热

阅读25664

向美国索要千亿无果,菲总统大变,期待中国投资

最热

阅读19847

上千枚导弹爆炸,10国大混战:伊朗不给美国面子

最热

阅读15283

缅甸异变!缅军重镇失守,中国布局该理解了?

最热

阅读25752

04-17

我们没有时间了!美空军部长面对解放军如此警告

最热

阅读13625

朔尔茨访华,为中国打破传统,美国想挡也挡不住

最热

阅读16774

央视:空军神秘新飞机,让055舰都吃了大亏!

最热

阅读65105

中国能稳住!美俄遭遇不公平待遇,中俄绝不手软

最热

阅读17409

04-17

土耳其对以色列下狠手,以军战败或进入倒计时

最热

阅读61491

04-17

以色列肯定按捺不住,肯定已经准备动手了!

最热

阅读7242

04-17

王毅外长给伊朗打去电话,这次中东局势稳了!

最热

阅读8159

眼看菲律宾在南海将走上绝路,杜特尔特不忍了

最热

阅读52290

44万士兵伤亡,普京改变战术,乌克兰付出代价

最热

阅读41477

尹锡悦下令严打中国渔船,结果自家后院先起火

最热

阅读24259

美承诺用核武保护日本,日本民众:一条不归路

最热

阅读21202

打了两年,北约发现情况不对劲,俄军越打越强

最热

阅读20189

乌对核电站开火,俄乌冲突被抬到了一个新高度

最热

阅读9644

混战升级,8国已开火,以军一夜打掉10亿美元

最热

阅读9231

颜色革命危机!阮富仲托孤中国,越南变不了天

最热

阅读89893

中俄的轰炸机究竟谁更强?轰-20总师这样说!

最热

阅读73084

中国会被卷入中东大战吗?外交部回应意味深长

最热

阅读35785

以色列祭出大损招!伊朗危机,中国将出手挽救

最热

阅读35113

俄罗斯追杀凶手查到猛料,拜登这次麻烦大了

最热

阅读86039

中国开发出激光防御塔!美国和激光武器算是废了

最热

阅读26021

04-16

关键时刻,中国和伊朗通了一个电话、敏感节点

最热

阅读19235

中国“歼35屡冒黑烟”,证明性能有严重缺陷?

最热

阅读16740

中国渗透后院,美国急得大打出手!​有事真翻脸

最热

阅读14829

六代机下线,美军改变规则,解放军版B21在路上

最热

阅读13469

日本人终于不装糊涂了,公开承认自己有了航母

最热

阅读65945

04-16

拜登警告,泽连斯基当成耳旁风!乌可能对俄妥协

最热

阅读7819

仁爱礁进入摊牌时间?四国军方下场,中方1挑4

最热

阅读42650

技术已经成熟,中国为何还要等到2030年才登月

最热

阅读32780

04-16

美日费心布局针对中国,菲其实是最大“受害者”

最热

阅读28993

伊朗打出上百枚导弹,耗光以军10亿美元防空弹

最热

阅读26100

24小时内,中方连发两警告,美派两路人马来华

最热

阅读22925

04-16

冲锋号吹响,俄军3路进攻,乌军防线被打穿了

最热

阅读11107

04-16

高调拉日本加入反华军事同盟!中国应小心应对

最热

阅读10725

内塔尼亚胡为美设下上中下三计,远没到大结局

最热

阅读10143

04-16

中国不就下盘“饺子”吗,美国海军怎么就慌了?

最热

阅读58520

蒙古国做的第一件事,就是先给中国提了两个条件

最热

阅读45395

中美达成共识,迎来小阳春?中国抛出5000亿!

最热

阅读38268

伊朗打击以色列,美国不让回击?竟和中国有关?

最热

阅读41018

绝了:意大利退出4个月后,现在又要求中国重启

最热

阅读39987

印度终于认清现实?莫迪喊话中国,态度变了!

最热

阅读19953

04-15

中方公布南海演训细节,美日澳菲发现不对劲

最热

阅读113092

菲律宾在南海投放特殊装置,曾引发多次海难!

最热

阅读14910

梅卡瓦被导弹一击毙命,以军这次惹上了狠角色

最热

阅读19795

果然,大家都说自己打赢了!一点都不出意料之外

最热

阅读12998

美国想要,中方没给?耶伦离开中国制裁6家中企

最热

阅读12696

兵败如山倒!跟中国作对的尹锡悦遭到大溃败

最热

阅读58563

美国拿出无人机上航母新方案,中国早有大突破

最热

阅读56026

俄对乌提出一个明确条件:不答应就一直打下去

最热

阅读52963

韩国KF21战斗机量产,让中国感到非常焦虑?

最热

阅读27243

04-15

这一局,解放军大获全胜,马科斯对华喊话求和

最热

阅读23095

04-15

美国只用不到两年时间,把菲律宾重新变成傀儡

最热

阅读22663

中方连续表达2个支持后,他说了句分量很重的话

最热

阅读15972

乌军大反攻失败后,泽连斯基酝酿新一轮大反攻

最热

阅读14386

500架无人机加导弹倾泻,伊朗对以色列算总账

最热

阅读12765

04-15

没有一个帮美国打伊朗!以色列这次要倒大霉了

最热

阅读57911