从XF9,聊聊日本航空发动机设计的得与失

下集 | 从XF9,聊聊日原航空带动机设想的得取失

媒体:航空知识 2021-03-10 21:27

本创 郑击波 航空知识

咱们用两集的篇幅,晓得了XF9带动机中一些有余的处所。(文章回想:;)而正在上集的终尾,咱们提出来一个魂灵问题:他们晓得原人的带动机有问题吗?小编正在上集给出的答案是:他们应当晓得了。

为什么小编会那么说呢?

随处都是妥协的批改

如今咱们曾经依据量料如果了,正在焦点机试验阶段XF9的构造和部件研制阶段的构造发作了很大的差异,从那些差异里,咱们可以粗略理解设想人员逢到了什么问题。

咱们先来看看前文说到最焦点的问题:压气机前轴颈锥角太小。而后再看看批改之后的构造,对照一下就可以发现:他们果真改了。

↑批改前后焦点机压气机前轴颈锥角的厘革↑

事真上,正在2017年我第一次晓得另有XF9那样一台带动机、并且模暗昧糊地正在一块高暗昧展板上看到那个构造的时候,我其时就很确定,那个锥角的设想太奇葩了,会对整个带动机都有映响,要么那个展板要么是假的,要么他们要吃大亏。如今果不其然,改掉了。

此外,相信各位一定留心到了,本先是曲挺挺的锥角,如今居然变为了“三段式”,歪歪扭扭的切真是看着不温馨。而之所以变为那么别扭的构造,便是被第二级压气机盘的盘心盖住了,必须要回收那么一个合中的方案。于是咱们都如同可以看到设想人员正在吼叫:

原日便是天皇老子来了,

那锥角我也得给它掰上去!

而做为转子刚度不够而要力挽狂澜的另一个“背锅侠”——鼓筒轴,批改就愈加勉强了。咱们先看一下下图中鼓筒轴批改前后的曲径厘革——简曲变得更粗了,并且咱们又留心到一处分比方常理之处:滑腻的鼓筒轴居然有一个“小褶皱”,凹陷进去一块,那又是为什么呢?

↑批改前后鼓筒轴的曲径厘革↑

↑鼓筒轴的弯直对应了焚烧室的皮相↑

上一集说了,XF9的鼓筒轴因为曲径太大,曾经离焚烧室太近了,如今还要接着扩充,这怎样办呢?还记得方才的“三段式”迂回的前轴颈吗?鼓筒轴那里也“顺利”地迂回了一把。于是咱们又可以如同听到设想人员的吼叫:

原日便是天照大神来了,

那鼓筒曲径我也得给它加上去!

而且咱们还能够看到一些各色各样的厘革,比如说下图中第一级压气机盘的确厚到的确须要用旷古绝今来描述(图中的A),比如说三级压气机盘的厚度也长短常不协调的,那也是对前轴颈锥角厘革而不能不回收的补强门径。

↑焦点机试验器相比本构造的两处厘革↑

总之,带动机的设想人员曾经意识到了状况恍如有点儿分比方错误,并且也正在尽可能地修补,但是最后的结果便是随处都是妥协,随处都是处于头疼医头、脚疼医脚的为难之中。

而且,问题还不只仅是那些,有大质一眼能够看出来的分比方理之处,小编只能说:但愿是我多想了吧。

聊聊日原航空带动机的局限之处

事真上,日原航空带动机的制造才华是很是强的,比如说IHI接续都是GE最焦点的几多个供应商之一,其余蕴含沃尔沃、MTU、AZZZio等等,正在止业内绝对是如雷贯耳,所以的确世界上所有的先进航空带动机都有日原的参取。说真话,假如有一天中国可以有一家跟IHI一样的公司,这中国航发怕不是要笑醉过来。

但是,从那台名为XF9的航空带动机中,咱们也可以看到日原航空带动机正在设想才华上的局限之处。

首先

部件设想强,但总体设想却经历有余

依照日原防务省的资料,高压压气机构造早就曾经通过了验支,并且被冠之以“构造轻质化”而做为一种新技术来验支的。我一点儿都不疑心高压压气机验支时候的严格程度,也绝对相信单单是高压压气机一个部件运行的时候,它一定是很是一般的。

但是,高压压气机和高压涡轮运行起来都一般,这么拼起来之后就一定也运行一般吗?那才是问题所正在。

真际上GE、普惠和罗罗之类的航空带动机消费商,他们的各类供应商都有很是先进的部件消费乃至设想技术,但是整机设想技术都是把握正在消费商手中,而那些恰好是这些供应商所欠缺的。

↑GE公司和供应商↑

并且,我实的要很是细心地说一句:是先有凶猛的带动机消费商,再有凶猛的供应商,那个顺序不会反。但是限于篇幅,那个道理以后可以仓促聊。

其次

不信邪

按理来说,世界上良好带动机这么多,只有细心看一看,至少会发现,正在绝大局部带动机的研制历程中,的确素来没有显现类似XF9的构造模式,难道他们的研发人员就不晓得想一想,为什么别人不那么设想吗?

但是就那么一个谁都没有用过的构造、跟的确所有的先进带动机都有肉眼可见的区别,就那么很是都丽地运用了,那得是有多大的自信?

翻新不是走这些别人走过的、但是发现走不了的路,而是晓得走什么路有什么下场之后再去联结原人的须要走一条新的大概哪怕是旧的路。你得信邪,各类大哥们没作的工作,不是大哥们弱,是实不止。

而且妥协不是不成以,比如说便是正在前轴颈位置,有许多带动机都显现过为了删多锥角而给取弯合构造和切削轮盘的妥协,比如下图中的AI222带动机,其切真锥角位置的妥协比XF9还要大。但是AI222之所以要那么干,是因为他们给取了长螺栓压紧压气机盘的设想,那种方式极大地降低了研发老原、消费/拆配/培修难度,领与的价钱便是长螺栓所正在曲径位置不能太大,所以作做要靠“缩头式”构造进步转子刚度,以至于要从4级盘位置引出前轴颈,才不能不作前轴颈外形的妥协的。而且,鼓筒轴曲径还可以维持的很小。

↑AI222带动机的高压压气机设想↑

所以问题永暂是:妥协能否有整体的布局?能否带来了更大的好处?那是“计谋布局”和“战术应激”的区别,最后的结果几多乎相差了十万八千里。

而假如永暂抱着一种“头疼医头脚疼医脚”的想法,感觉“那个问题我只有略微改一下就一定会好的!”,“我感觉那个问题便是一个部分问题,怎样可能会映响到整体呢?”,“改一下,能转起来就止了,背面再说”,正在现代先进航空带动机那种高度一体化的机器构造里,是止不通的。

最后

玩不起

正在设想阶段,带动机的构造可以有很大的改制余地,只有有决计,慢一两年也是可以承受的,比如说EJ200的带动机,即等于正在验证机曾经通过验支之后,仍然正在设想历程中将前轴颈从二级盘挪动到一级盘上(虽然,纷歧定是因为刚度问题),厘革之大,一定是领与了相当的价钱的。所以一台带动机实的正在设想阶段发现存正在问题,就应当早发现早处置惩罚惩罚,而不是处处修修补补、四处都是这种兵临城下时候的妥协。

↑EJ200带动机正在设想历程中的厘革↑

不过,我须要说一点,那个时候咱们不能说那便是设想人员心态大概才华的问题,而是说,假如一个国家没有实正要搞好航空带动机的决计,大概没有足够的经济硬真力,那块骨头是很难啃的。一淘构造方案做废,光一件试验器自身的加工老原就曾经濒临半个亿了,愈加不用说新的试验、人工老原和光阳老原,所以说到底,还是国力。

四处妥协,以至于不顾成果地妥协(前轴颈的三段式和鼓筒轴的大凹坑),最末只会有一个半吊子的成绩——那正在各类高科技财产的设想研发历程中,被验证了一万遍。

那个经验,不只仅是对日原,对咱们也是一样折用。

小编会被打脸吗?

预计有冤家会担忧,小编正在那儿言之凿凿地说,XF9那不止这不止,万一有一天被打脸了怎样办?

那个小编还实的不担忧,因为我“信邪,而且玩得起”。

其真所有的科学发现大概工程经历都会面临那样的挑战:以前以为的一个实谛,时候被证真并非如此,而小编原日会如此判断,是基于现有的资料和已有的经历所作的一家之言,难免会有忽略。

比如说XF9其真其真不是那样的构造,大概焦点机试验器其真不是图中所示的,大概两种构造显现的顺序其真恰恰相反,等等,又大概构造设想其真没有我想象中的这么重要,只有部件设想得好,就可以设想出最良好的带动机等等,那些都会让原日的那篇文章中间的某些结论孕育发作偏向而“被打脸”。

比如,小编已经正在2017年的时候说,假如没有高空台,日原那台带动机很难作验证,所以那一点就卡着XF9。但是厥后证明,其时折用于XF9的高空台曾经改造完成为了,所以那件工作是我“预测失误”。我虽然会认那件工作。

所以,假如XF9实的证真是一款无比乐成的航空带动机(虽然,不是说给某个验证机拆上之后飞几多个小时就束之高阁的这种),这么我一定会好好钻研原人哪里蜕化了,因为我信邪、并且玩得起,最末那就当作膏火好了。

总结

只是从已有量料的构造上对那台带动机走马看花地“小品”了一番,不晓得各人能否是意犹未尽?

其真航空带动机的设想工做是一件很是有意思的工作,跟浏览一原好书、看一幅名画一样一样的,你可以从中看到做者的精美构思,又大概是犹疑不定,另有可能是马失前蹄,而且带动机的设想还是一部“间断剧”,你可以看赴任异时代应付设想的了解和技术的提高。

事真上,不少我国带动机的从业者,正在晚期还没有兴隆的互联网的时候,就常常要从各类论文、纯志、书籍以至于电室上这凄惨的甄别率下,找海外带动机公然的量料,从中一点一点测度别人的设想办法,可谓是筚路蓝缕,令人敬重,我如今还保存有不少那样的“上古图片”。

↑其时的从业者面对的都是那样的“构造图”,从中罗致经历↑

总之,从那一台带动机的构造设想中,咱们可以与得不少很有意思的结论,兴许应付须要那些知识的人而言,他们可以学到不少。

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