中國制造”不再是夢
,大飛機無可爭辯地處在頂端 ,因此生產大飛機 ,是中國在經過幾十年的準備和積累后 ,向現代化發起的一次真正沖鋒。中國航空工業發展研究中心李廣義研究員說 ,大型客機的零部件數量是以百萬計數的 ,據說波音 7472400客機有 600萬個零部件 ,而汽車的零部件數量只是以萬計的。研制大飛機 ,需要解決的問題何止千百萬。從材料上來說 ,飛機再也不是原來的鋁合金等傳統材料了 ,波音 787用的復合材料達到 50 %,空客 A350客機的復合材料預計達到 52 %。說白了 ,復合材料使飛機“塑料化”了。一旦我國大飛機需要這些復合材料 ,就有了強大的市場需求 ,就會有技術攻關。有了這些材料 ,我們可以很容易運用到汽車等其他領域。實際上 ,現在汽車行業許多技術就是從航空業轉移過去的。再從制造業上來看 ,中國是個制造大國 ,大飛機飛行時間長 ,對機體“抗疲勞”的要求就非常高 ,對安全性、舒適性的要求也高 ,生產過程中需要激光焊接等先進技術 ,這對提高中國制造工藝水平 ,促進作用非常大。俄羅斯《觀點報》也認為 ,這一計劃的實施將有助于帶動中國的科技發展 ,增強中國的國際競爭力。
李廣義坦言 ,我國航空工業已經建立了 50多年 ,已經形成了比較完整的科學技術研究和產業體系 ,我軍 90 %的航空武器裝備 ,都是我國自己提供的 ,從整體上看 ,我國航空工業在世界范圍內處于中等水平 ,從世界范圍來看 ,美國是超級航空強國 ,其他的航空強國包括俄羅斯、英國、法國、德國。
(節選自《環球時報》 )
文章編號 :100026893 (2008) 0320513214
大涵道比渦扇發動機風扇/壓氣機特邀氣動設計技術分析
陳懋章 ,劉寶杰 (北京航空航天大學能源與動力工程學院 ,北京 100083)
Fan/ Compressor Aero Design Technology for High Bypass Ratio Turbofan
Chen Maozhang , Liu Baojie
(School of Jet Propulsion , Beijing University of Aeronautics and Astronautics ,Beijing 100083 , China)
摘 要 :對用于大型客機的大涵道比渦扇發動機的風扇/壓氣機氣動設計技術現狀及其發展趨勢進行了概述 ,分析了其技術難點 ,旨在說明中國發展高性能大涵道比渦扇發動機在風扇和壓氣機方面將面臨的一些挑戰 ,并分析亟待突破的一些關鍵技術。關鍵詞 :大型客機 ;大涵道比 ;風扇 ;壓氣機 ;氣動設計 ;噪聲中圖分類號 : V231. 3 文獻標識碼 :A Abstract : Fan/ compressor aero design technologies for the development of high bypass ratio turbofans are sum2 marized , and their challenges on our development of high performance turbofan are analyzed.
Some key tech2 nologies that need to be breakthrough are proposed. Key words : largecommercialairplane;highbypassratio;fan;compressor;aero design; noise
20世紀 30年代末 Frank Whittle和 Hans 目前現役大型客機的典型技術指標是 :
①飛行速度 :800～850 km/h ( Ma =01 75～
01 80 ,11 km高空)。過 60多年持續不斷的發展和創新 ,航空發動機和②巡航耗油率 :01 55～01 60 kg/ (daN ·h)。飛機的性能日益提高 ,已對人類社會的各個方面③空中停車率 : ≤01 002～ 01 005次/ 1 000 產生了重大而深遠的影響。航空渦輪發動機以其EF H。先進性和復雜性成為一個國家科技水平、軍事實④壽命約為 5 ×104 h。力和綜合國力的重要標志之一。進入 21世紀后 ,對這些方面提出了更高的要
在各種航空渦輪發動機中 ,軍機主要追求高求 ,為此美國和歐盟制定了相應的技術發展目標 ,的推重比 ;而民機則有更多方面的要求 ,如經濟如表 1所示 ,以滿足人們的未來需求。性、安全可靠性和環保等。20世紀 50年代出現航空渦輪發動機經濟性的提高主要是依靠提了裝機使用的渦輪風扇發動機。由于其特有的技高發動機的總效率 ,降低發動機的研制、生產、使術優勢 ,在現代的軍用和民用航空發動機中已逐用和維護成本。發動機的單位耗油率與總效率成漸占據主流地位。目前中國已將大型民用客機正反比 : 式列為中長期發展規劃中的重大專項 ,而世界干Ce =v0 /Hη0 (1)線客機的動力 100 %均采用渦輪風扇發動機 ,這式中 :v0為飛行速度 ;H為燃料熱值 ,η0為總效種狀態在未來相當長的時期內不會有根本性的變率 ,η0=ηt ×ηp。其中ηt為發動機的熱效率 ,表示化。作為大型客機的動力裝置 ,渦輪風扇發動機發動機作為熱機將加入的熱能轉變為循環功的有的主要優勢在于 :不僅能提供較快的飛行速度 ,而效程度或理想程度 ;ηp為推進效率 ,表示發動機且具有良好的經濟性、安全性、可靠性和維修性 ,作為推進器的有效程度。也能滿足國際民航組織提出的環保等方面的要求。
收稿日期 :2008203221 ;修訂日期 :2008204207通訊作者 :劉寶杰 E2mail :liubj @buaa. edu. cn
514 航 空 學 報 第 29卷
表 1 歐盟和美國中長期發展目標[ 1] Table 1 Euro and USA mid2and long2term requirements for aero engines[ 1]基準 2007 —2010年 2020年目標 (歐洲航空技術研究顧問局 ) 美國 (先進技術發動機計劃目標 ) 2010年 2025年
燃油消耗 / CO2
噪聲 (相對于國際民航組織第 3階段標準 )/ dB
燃油消耗率 (發動機 )
發動機推重比
氮氧化物釋放量 (相對于國際民航組織 96標準 )
基準
減少 (14～18)
基準
316～41 5
減少 30 %
燃氣渦輪發動機按 Brayton循環工作 ,在壓縮、膨脹等過程均無損失的理想條件下 ,熱效率隨壓縮比單調增加 ,而與渦輪前溫度無關 ;對于有損失的實際循環 ,效率最高的壓縮比隨渦輪前溫度升高而增加。所以從提高發動機熱效率的目的出發 ,希望盡可能提高渦輪前溫度和壓縮比。目前大涵道比渦扇發動機的循環壓比已經提高到 40左右 ,渦輪前溫度已提高到 1 400～1 500℃的水
減少 (7 %～10 %) FB
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