航空概论论文
论文题目：我国航空发动机发展简述
所属系部专业：计算机工程系多媒体专业
学生姓名：薛林伟
班级：1208班
学号: 0930505120831
摘要
本文主要介绍我国航空发动机的发展状况，以及对我国未来航空发动提出了一些建议。依次是从我国航空发动机概貌、航空发动机的作用、我国发动机发展水平与航空发达国家的差距及落后原因、对我国航空发动机发展的浅见以及我国常用的航空发动机等方面阐述我国发动机在民航领域和军事领域内的应用及重要作用。主要以发动机的性能、使用周期和它所代表的科技水平等方面介绍给读者，让读者对我国航空发动机的发展能够有一个充分的认识和了解。同时也告诉航空发动机的科技工作者他们肩上的责任。要努力的发展我国的航空发动机事业，缩小与发达国家之间的差距。
关键词：航空发动机
目录
：
一我国航空发动机发展道路的选择
二我国航空发动机发展历程回顾
三我国发动机发展水平与航空发达国家的差距及落后原因
四对我国航空发动机发展的浅见
随着社会的发展，科技的进步，人们在不停的改造这个世界。在很久以前，
人们把升天看作是几乎不可能实现的事。可那些现如今已经变成了现实，并且人们把它当作一个高科技产业去发展。不管是在民航领域还是在军事领域都有广泛的发展前景。
要发展一个国家的航空事业，关键的核心就是要看这个国家的航空发动机水平的高低。飞机的飞行是要靠强大的动力系统的推进才能起飞的，没有了发动机那么飞机就是一堆可供人观赏的废品。因此，现代的人民认为，航空发动机水平的发展是衡量一个国家是否成为大国的重要标志。尤其是对我国这个航空事业比较落后的来说，航空发动机的发展显得尤为重要。它不仅仅是一个国家军事实力的重要标志之一，更重要的也是一个国家科技水平的重要标志之一。因此，可以毫不犹豫的这样说：“一个国家的科技水平的发展需要航空事业，一个国家的军事力量需要靠先进的航空事业做后盾。在战争中，是否拥有制空权还是要靠航空事业，而航空事业发展的核心又在于航空发动机的发展水平的高低。”所以说，航空发动机对发展航空事业是至关重要的。
一我国航空发动机发展道路的选择
虽然我国的航空发动机走的是一条引进仿制的路，其过程历经了不少失误与反复，但仍走完了引进-仿制-改进改型的全过程，积累了丰富的改进改型与生产经验。而且，20世纪80年代以来进行的高性能推进系统的预先研究工作，在核心机方面取得了重大进展，使我们有了一定的技术储备，已经具备了走适合我们自己的发动机发展道路的条件。总结我们过去走过的路，借鉴国外的成功经验，我们认为，目前应当集中物力财力，突破重点型号，以满足国内急需，在此基础上加大预先研究力度，走以核心机衍生的发展道路，在条件合适的情况下开展国际合作。
第一页
（1）集中力量，突破重点型号。
国防动力的需要使我们不可能坐等研制出我们自己具有领先水平的航空发动机，因此，把改进改型的路继续走下去以满足军机发展的动力需求是当务之急。20世纪80年代中期，我国在国外某核心机的基础上研制的涡扇10发动机预计到2005年可装备部队，推重比7.5，相当于国外第三代发动机的技术水平，这将使我国与航空发达国家在航空发动机性能水平上的差距缩短到20年左右，为下一阶段的自行研制奠定基础。
（2）加强预先研究，走以核心机为基础的衍生发展道路。
总结我国新机研制的经验，代表一个新机水平的关键技术往往成为型号发展的障碍，其根本的原因在于技术储备不够。因此，下大力气搞好预先研究工作，集中有限的资源多开展几个类似"航空推进技术验证计划（APTD）"的预先研究，突破推重比为10一级的发动机的技术关键，进行技术储备，不仅是我国发动机发展的现实需要，而且是发动机发展规律的客观要求。
核心机主要是指基准发动机上的高压系统，它包括高压压气机、主燃烧室和高压涡轮三大部件。在一个成熟的高压系统基础上加上不同的低压系统，就可衍生出各种形式的发动机，因此，核心机可以理解为同一级别发动机的发展平台。研制核心机主要有以下优点：a.缩短发动机的研制周期，降低成本，提高可靠性。b.可增加发动机的通用零件数，改善互换性。c.使发动机的研制周期赶上飞机的研制周期，且大幅度降低新机的发展经费。据国外经验，在一台成熟的核心机上发展新机只要3～5年，经费也只有全新发动机的40%左右。
另外，核心机的发展可促进新技术的发展，先进的核心机指标可以推动设计研究、试验、测试工作向前发展，带动新材料、新工艺的革命，但核心机的
第二页
发展必须以大量的预先研究和技术储备为基础。
我国近50年来测绘仿制经验和近20年来的预先研究积累已经具备了发展推重比为10一级的核心机的条件，因此，改革现有的发动机发展的组织管理体制，加大投入，坚定不移地根据国情发展相应水平的核心机，不断衍生出各类航空发动机，逐步向国际先进水平靠拢应是我国下一阶段发动机发展的主要道路。
试车中的F100发动机
（3）以我为主走国际合作的道路。
从前述美、英、法的发动机发展道路中可以看出，进入20世纪80年代以来，进行国际合作是当今发动机发展的主要途径之一。通过国际合作来分担经费和风险，加快进度，开拓市场，这是发动机所具有的知识密集、技术密集和资金密集的特点所决定的。不同的国家进行国际合作的目的是不同的，发达国家进行国际合作的目的是为了减小投资风险、扩大市场占有率与盈利水平；对于技术比较落后的国家来说，合作的目的则是想学到新的技术与先进的管理经验，以尽早使自己走上独立研制之路。国际合作的主要模式有：a.合作
生产。b.合作研制和经营。c.合作研究与发展。目前，我国所进行的国际合作主要是合作生产，这与我国的航空发动机发展水平是相称的。国际合作实际上是另一种竞争的形式，它以实力为基础来进行分工与互利，其目的是为了更大的市场利益和国防竞争的最后胜利。由于社会制度的关系，其它形式的合作对我们来说目前还较难实现，所以，我们应以我为主努力提高我国发动机的研究与发展能力，赶上国际先进水平，到那时，国际合作的大门就会自动向我们打开。
二我国航空发动机发展历程回顾
航空发动机是飞机的心脏，是飞机性能的决定因素之一。由于战斗机发动机要在高温?高压?高转速和高负荷的环境中长期反复地工作，而且还要求具有重量轻?体积小?推力大?使用安全可靠及经济性好等特点，因此，目前世界上真正具备独立研制发动机的国家只有美?俄?英?法?中等少数几个。中国航空发动机的研制是在新中国成立后一片空白的基础上发展起来的，从最初的仿制?改进?改型到今天可以独立设计制造高性能航空发动机，走过了一条布满荆棘的发展道路。
涡喷5发动机是我国根据前苏联BK-1φ发动机的技术资料仿制的第一种涡喷发动机，由沈阳航空发动机厂研制。涡喷5是一种离心式?单转子?带加力式航空发动机，单台最大推力为25．5千牛，加力推力为32．5千牛，重量为980千克，主要用于国产歼-5战斗机。涡喷5发动机大量使用了高强度材料和耐高温合金，加上喷管的加工工艺要求精度高，叶片型面复杂，加力燃烧室薄壁焊接等多项先进制造技术，对我国当时的制造能力是一个考验。经过各方面的通力合作及努力，首批涡喷5发动机在1956年6月通过鉴定，开始投入批量生产，比原计划提前了近一年多，为国产歼-5战斗机的顺利投产起到了十分关键的作用。涡喷5发动机的研制成功，标志着中国航空发动机工业已从制造活塞式发动机时代发展到了喷气式发动机的时代，成为了当时世界上为数不多的几个可以批量生产喷气式发动机的国家之一。
涡喷6发动机是我国根据前苏联提供的PⅡ-9B型发动机技术资料制造的一种加力式涡喷发动机，主要用于装备国产歼-6战斗机及稍后研制的强-5强击机。同涡喷5发动机相比，涡喷6在性能上有了很大的提高，由亚音速发展到了超音速，压气机的结构也从离心式发展为轴流式，其最大推力为25．5千牛，加力推力为31．8千牛，虽与涡喷5相差不大，但重量却减轻了23%，只有708千克，直径也缩短了48%，大大减少了飞机的迎风面积，适合歼-6超音速飞行。虽然涡喷6第一台发动机在1958年就已组装完毕，但因为受到当时“大跃进”运动的影响，使得涡喷6发动机出现了一系列的质量问题，1959年3月交付的60台发动机不断暴露出严重的质量问题，使得当时全军的歼-6飞机几乎全部停飞。1960年，中央军委决定对沈阳航空发动机厂进行全面质量整顿，并对涡喷6发动机进行重新试制。1961年10月，重新试制的涡喷6发动机最终通过了全寿命试车考核，随即转入批量生产，当年即交付了72台，保证了歼-6飞机作战的要求。但由于涡喷6发动机是依据前苏联提供的发动机资料仿制的产品，因此也具有前苏联发动机所存在的一些缺陷。直到1970年，沈阳航空发动机厂才彻底解决了使用中所出现的各种问题，再一次提高了歼-6飞机作战的机动能力。而后又相继研制了涡喷6甲和涡喷6A/B三种型号。
涡喷7发动机是按前苏联提供的P-Ⅱ-300发动机的技术资料制造的，主要用于当时研制的2倍音速歼-7飞机。涡喷7发动机性能较涡喷6有了很大的提高，其最大推力为38．2千牛，加力推力达55．9千牛，分别比涡喷6提高了50%和77%，并且为轴流式双转子结构，带有6级低压气机和2级涡轮组成高压和低压两个转子。火焰筒采用气膜冷却式，加力燃烧室也作了改进，消除了涡喷6发动机高空加力点火不稳定的缺点。尾喷口的调节由自动装置控制，材料上使用了较多的新材料，像压气机和涡轮叶片分别采用了不锈钢和高温合金。无论在性能还是在结构上，涡喷7都较涡喷6复杂，对制造工艺的要求也更加严格。1965年，涡喷7的研制工作全面展开，由于前期准备工作充足完备，试制工作进展顺利，同年10月第一台发动机即装配完成。1966年12月通过技术鉴定，开始批量生产。
1970年改由贵州航空发动机厂生产，后期贵州航空发动机厂对涡喷7发动机的技术又进行了多项革新，大大提高了涡喷7发动机的性能及质量水平。而后伴随着歼-8飞机动力装置的需求，我国又成功研制了涡喷7甲型发动机，成功地实现了从单纯仿制生产到自行设计改型的转变。
1964年，我国开始了新一代歼击机和强击机的研制工作，即歼-9和强-6的研制计划。为此，沈阳航空发动机设计研究所提出了双轴涡喷?单轴涡喷和涡扇三类共22个设计方案进行对比，经过筛选一致认为只有涡扇型可以满足这两种飞机的性能要求，遂将其命名为涡扇6型发动机。这是我国第一次设计大推力发动机，其设计为双轴内外涵混合加力式涡扇发动
机，设计最大推力为70．6千牛，加力推力为121．5千牛，推重比为6。涡扇6于1964年10月开始进行初步设计，1966年完成了全部图纸设计。1966年初开始由沈阳航空发动机厂进行样机试制，1969年完成了2台试验机的制造工作。涡扇6的初步调试在1968年就已开始，整个调试工作包括运转试车?性能调试?持久试车?高空台及飞行台试验?国家定型试验等5部分。在5年多的运转调试期间，先后解决了压气机部件性能差和高压压气机喘振裕度小的问题?起动及中转速喘振等故障。1974年，发动机达到了100%转速，进入高转速运转试车。但此时又出现了高压转子振动大?高转速喘振和涡轮前温度超过设计值等问题。1979年11月，所出现的各种问题相继被解决，发动机实现了高转速长时间稳定运转。1980年，涡扇6开始进入性能摸底试验阶段，1981年进行了加力燃烧室试验，发动机加力推力达到了123．5千牛，达到了加力状态的设计性能。1973年，由于歼-9飞机的设计指标进行了修改，性能有了进一步的提升(达到了双2．5，即升限2．5万米，速度2．5马赫)，加之为满足1976年上马的歼-13飞机的研制需要，1980年又拟定了对涡扇6发动机的改型方案，即涡扇6G。改进工作主要是在保持原发动机外形尺寸不变的情况下，将发动机的最大推力增加到138．2千牛，最大推力提高到83．3千牛，推重比提高到7。1982年2月，首台涡扇6G进行了地面试验，实测其最大推力和加力推力均达到预期指标，可以进行实机飞行试验，为其进一步发展铺平了道路。然而，在80代初期，由于空军装备体制发生变化，歼-9和强-6飞机计划相继下马，作为其配套动力的涡扇6也失去了使用对象。1983年7月，涡扇6发动机的研制工作全部中止，1984年初，研制计划被正式取消。
涡喷13系列发动机的研制使我国结束了不能研制生产高性能涡喷发动机的历史，虽然其性能及技术还不是特别先进，但却是我国从仿制改型向自行设计制造的重要转变。进入80年代后，我国的航空发动机研制能力已具备了一定的实力，而这个时期也是我国新型歼-8Ⅱ和歼-7Ⅲ飞机研制的关键时刻。由于飞机性能要求的提高，必须要有一种新的发动机作为这两种飞机的动力装置，因此涡喷13“受命而生”。涡喷13发动机在结构上对压气机进行了大幅度改进，使得喘振裕度明显提高，低压转子加了轴间轴承，振动小，压气机转子盘和叶片大量使用了钛合金，既减轻了重量又提高了叶片的工作强度。此外，还增加了较为先进的发动机控制装置，提高了发动机的控制性能?可靠性和稳定性。发动机的推力也提高到了43．1千牛，加力推力则达到了64．7千牛，分别比涡喷7提高了50%和15%，发动机的翻修间隔也达到了350小时。涡喷13发动机的研制工作从1978年开始全面展开，1980年，首批3台发动机开始进行调试试车，到1984年先后完成了可靠性试车，1985年开始装机试飞，满足了歼-8Ⅱ飞机的研制进度。80年代末，经过改进的涡喷13A发动机也开始了研制，改进的主要方向放到提高性能及可靠性上，并采取了多项措施。改进后的发动机前涡轮温度提高了50度，发动机的加力推力提高到了64．7千牛。多项试验表明，涡喷13A发动机的匹配性好，工作稳定，可靠性有了明显的改善。1991年，涡喷13A开始进入批量生产，成为量产歼-8Ⅱ的改型机歼-8B的标配动力。后又相继研制了涡喷13F发动机?涡喷13FⅠ型发动机以及涡喷13AⅡ和涡喷13B等型号。值得一提的是涡喷13B发动机，该发动机的各方面性能都是涡喷13系列中性能最好的，主要是在压气机?机匣?涡轮叶片及加力燃烧室上作了重大的改进，发动机的加力推力提高到了68．6千牛，耗油率则下降了2．5%，达到了当初的设计目标。
“昆仑”发动机（如下图）是我国第一种完全自行设计?研制的国产涡喷发动机，具有完全的“自主知识产权”，其所使用的技术?材料?工艺等完全立足国内。“昆仑”发动机的研制有几分偶然因素在内，最终能有今天的这个结果非常不易。1984年，上级下达了研制“昆仑”发动机验证机的任务。1987年正式立项，开始进入原型机的研制阶段。而此时恰逢我
国颁布了“全新的发动机通用规范”，上级要求“昆仑”发动机的研制要全面贯彻新的国军标，这使“昆仑”发动机研制进度大大拖慢。“昆仑”发动机的地面试车过程中曾先后出现过高压涡轮叶片折断?高压压气机和低压压气机叶片断裂?发动机管路渗漏油?空中润滑油消耗量过大?舱壁温度过高等问题，而在装机试飞中又出现了部分加力脉冲?加力点火成功率低?高空大速度喘振停车?高空小速度切断加力停车等各种重大技术问题。公司技术人员经过近一年多的攻关，将出现的所有技术问题都圆满解决了，研制工作也顺利进入了最后阶段，最后在2001年12月通过了国家测试，于2002年正式设计定型，历经18年的时间。后来，我国又先后推出“昆仑”Ⅰ?“昆仑”Ⅱ型发动机。尤其是“昆仑”Ⅱ型发动机，其最大推力和加力推力分别比“昆仑”型发动机提高到了53．9千牛和76．4千牛，最大推力和加力推力时的耗油率则下降到0．093千克/牛"小时和0．18千克/牛"小时，推重比为7。由于“昆仑”Ⅱ型发动机的安装方式和外形尺寸与我国大量在役的涡喷7?涡喷13系列发动机基本相同，具有很好的互换性，因此可以很方便地安装到现役各型歼-7?歼-8飞机上，从而使这两种飞机的性能有了一个跨越式的提高，极大地提高了我海空军航空兵的空中作战能力。
三我国发动机发展水平与航空发达国家的差距及落后原因
关于我国现代航空发动机的性能水平，1989年原航空工业部高推预研办公室与北京航空航天大学管理学院曾进行过定量分析，在修正了美国兰德公司Birkler的TOA模型并发展了中国航空发动机的TOA模型后，用它对我国已获得的和将发展的航空发动机性能水平进行了分析和预测，分析认为，当时我国可获得的航空发动机性能水平与美国的差距约为20年，到2000年这个差距约为25年。在过去的30几年中，我国可获得的航空发动机性能水平提高的平均速度仅为美国的55%，若不采取恰当措施，差距会越来越大。有文献对我国现役航空发动机的主要参数与航空发达国空家进行了对比，认为到2005年我们比发达国家落后20
年左右。因此可以认为，我国航空动力的总体技术水平比发达国家落后25～30年。
我国在航空发动机发展中所遇到的问题和造成落后现状的原因是多方面的。在航空界从领导到广大从业人员对航空发动机在整个航空发展中的地位、作用和重要性及“振兴航空，动力先行”的口号已有共识;有权威的飞机专家也都认为“应把发动机发展放在航空的首位”;中央领导也指示“要像抓两弹那样把涡扇发动机搞上去。”对新研制航空发动机，技术难度大、投资费用高和研制周期长等特点，也都有深刻的认识。作为一个航空发动机科技工作者，当然对其当前的落后状态非常焦急和优虑，对其落后的原因经常不断地进行了多年的思考.我认为:我国航空发动机发展落后的关键问题和根本原因是管理。现将对此问题的思考和看法论述如下:
(一)航空航天发展对我们的启示
当前航空落后于航天，发动机又落后于飞机，这是客观的事实。为什么航空发动机会落后呢?只要简单对比一下:航天是先研制发展型号而带动工厂生产，而航空是先仿制生产，工厂只管批生产;航天是研究、设计、试验、生产一体化，统一领导管理，航空的发动机设计在研究所与生产工厂是两个独立的(各自为的)组织领导系统。总之，航天是走了自立更生、自我发展、自行研制的道路和有一个完整、协调、统一的符合新机研制的组织管理系统。如果从发展历史看，航空比航天起步还早，航空发动机起始的技术基础也比航天好。所以，这不是个技术问题，而是一个管理问题。