更新时间:2024-04-26 10:00
中国航空工业集团公司今天透露,承载着为大型客机装配“中国心”任务的中航工业商用飞机发动机有限责任公司2009年01月18日在上海正式注册成立。这标志着被誉为航空工业“皇冠上明珠”的大飞机发动机研制工作,在我国开始实质性起步。
中航商用飞机发动机有限责任公司注册资本为60亿元。公司主要从事民用飞机发动机及相关产品的设计、研制、生产、销售、维修、服务、技术开发和技术咨询等业务。
中国工程院院士、中国航空工业集团公司科技委副主任刘大响说,我国有望用20年左右的时间,实现大飞机发动机的自主研制和生产。
成立中航商用飞机发动机有限责任公司,是中航工业与上海市政府按照党中央、国务院的要求,围绕国家大型飞机重大专项确定的主要目标,于2008年11月在珠海航展期间达成的协议。根据“框架协议”,双方将在上海共同投资组建商用航空发动机项目公司,以航空发动机研发中心和装试基地为先导,尽快建立研发、总装、试验、市场营销、客户服务、适航取证等研制体系。其中研发中心拟选址在上海闵行紫竹地区,总装基地拟选址在上海临港重装备产业区。成立中航商用飞机发动机有限责任公司也是中航工业融入区域发展经济圈战略的重要举措之一。
按照现代企业制度注册成立的中航商用飞机发动机有限责任公司,注册资本60亿元,中航工业是第一大股东,占40%的股份,上海电气(集团)总公司和上海国盛(集团)有限公司各占15%的股份。至于其余30%的股份,中航商用飞机发动机有限责任公司董事长谭瑞松表示,正虚位以待面向全球择优选择合作伙伴。
在研制大飞机的过程中,发动机一直被认为是最重要、最艰难的部分,也是我国飞机技术、工艺水平和国外差距最大的地方,仅少数国家能够独立开发大飞机发动机,包括美国通用电气在内的几家欧美发动机生产商几乎垄断了全球民用飞机发动机市场。
2006年1月,我国把大型客机(含发动机)项目确定为《国家中长期科学和技术发展规划纲要》的16个重大专项之一。
2007年2月,温家宝总理主持召开的国务院常务会议批准了大型飞机(含发动机)研制重大科技专项正式立项。并在《让中国的大飞机翱翔蓝天》的署名文章中表示,大型飞机的总体设计和总装一定要自己搞,发动机、机载设备和材料等,最终也要靠自主研制。
2008年11月,中国航空工业集团公司(以下简称“中航工业”)与上海市政府就建立中航商用飞机发动机有限责任公司达成框架协议。
2008年12月2日,国务院大型飞机重大专项领导小组第五次会议决定:由中国航空工业集团公司作为大飞机发动机责任主体。
2009年1月18日,中航工业商用飞机发动机有限责任公司今天在上海正式注册成立。
2011年9月17日 中航工业商用飞机发动机有限责任公司正式更名为中航工业商用航空发动机有限责任公司
民用飞机发动机技术要求非常高,因为军用飞机的发动机寿命只有几千个小时,而民用飞机发动机则要求在高速运转的状况下维持几万个飞行小时,所以中国要制造自己的民用飞机发动机可能需要10多年的努力。不过,一旦研制成功,无论是国家的战略意义还是市场的商业前景都是巨大的。
我国大涵道比涡扇发动机的需求、现状和差距进行了初步分析,简要介绍了我国军民用大涵道比涡扇发动机的总体方案,提出了发展我国军民用大涵道比涡扇发动机的主要关键技术,包括:总体、部件、系统、整机、仿真等17项设计关键技术,大型风扇叶片、中介机匣、大展弦比低压涡轮叶片等17项材料工艺关键技术,以及吞咽试验、包容试验、环境试验等8项试验关键技术,并分别从军民用大涵道比涡扇发动机、国际合作、材料工艺试验条件建设等方面,简要论述了关键技术解决途径与措施建议,即:以定型的太行发动机核心机为基础,利用大涵道比涡扇发动机整机验证平台,匹配低压部件和系统,充分利用成熟技术,开展军用大涵道比涡扇发动机型号研制;以下一代先进民用大涵道比涡扇发动机为目标,突破主要关键技术,完成部件、系统、核心机和验证机的研制,在此基础上,完成民用大涵道比涡扇发动机原型机的研制和适航取证,并逐步形成民机动力产业;积极开展国际合作,尤其是对俄合作;加强材料工艺等基础条件建设。
根据大型军用运输机及特种大型飞机的使用要求,在已设计定型的太行发动机核心机的基础上,利用航空推进技术验证计划构建的大涵道比涡扇发动机验证平台,对高压压气机叶片进行全三维改进设计,改善核心机性能;同时改进设计风扇/增压级,匹配设计低压涡轮,采用全权限数字电子控制系统,发展12000kgf推力级的涡扇发动机。该发动机主要技术指标与正在服役的CFM56发动机相当,与现役俄制D-30KP发动机相比明显提高,在同等条件下,将使大型军用运输机航程增加10%以上,具有一定的先进性,可满足我国大型军用运输机对动力装置的需求。
民用大涵道比涡扇发动机总体方案
突破关键技术,提高自主研发能力。以14吨推力级的下一代先进民用大涵道比涡扇发动机为背景,通过预先研究和国际合作,完成部件、系统、核心机和验证机的设计、加工和试验,突破民用大涵道比涡扇发动机关键技术,基本具备自主研发能力。在验证机的基础上,根据市场和飞机需求,研制出具有自主知识产权和市场竞争力的大涵道比民用涡扇发动机,满足我国干线客机发展对动力的需求,进入市场,逐步形成产业。
主要技术指标:起飞推力14000kgf;巡航耗油率:不大于0.56kg/(kgf.h)(H=11km、M=0.8);噪声、有害物排放水平满足当时的适航标准;寿命、可靠性、可维护性等综合性能水平优于现役CFM56发动机,与其后继机的水平相当。
大涵道比涡扇发动机关键技术
主要设计关键技术
对于军民用大涵道比涡扇发动机而言,除环保、寿命和经济性等指标外,其他的主要设计技术是相同的,包括总体、部件、系统、整机、仿真等,因此将其关键技术合并研究,主要有:
(1)大涵道比发动机总体方案设计技术(含飞发一体化和经济性分析);
(2)民用发动机适航技术;
(3)大涵道比风扇/增压级设计技术;
(4)高效高级压比压气机设计技术;
(5)低排放、长寿命燃烧室设计技术;
(6)高性能长寿命高、低压涡轮设计技术;
(7)发动机短舱及反推力装置设计技术;
(8)核心机设计技术;
(9)验证机设计技术;
(10)整机/部件综合数值仿真技术;
(11)大涵道比涡扇发动机数控系统设计技术;
(12)低噪声设计技术;
(13)长寿命、高可靠性和可维护性设计技术;
(14)轴承和传动润滑系统设计技术;
(15)故障诊断和监控技术;
(16)涡轮主动间隙控制技术;
(17)辅助动力装置(APU)设计技术。
材料、工艺技术
军用大涵道比涡扇发动机主要采用现有成熟材料和工艺,但在部分关键零部件(如大型风扇叶片、机匣等)的制造上仍有其特殊要求,需要进行攻关。民用大涵道比涡扇发动机由于技术指标要求更高,满足适航取证的要求也更多,需要采用更多的新材料和新工艺,才能达到设计要求。军民用大涵道比涡扇发动机研制中需要攻关的主要材料工艺项目包括:
(1)大型宽弦风扇空心叶片(钛合金或复合材料)制造技术;
(2)大型钛合金中介机匣铸造、焊接和制造技术;
(3)钛合金整体叶盘/叶环制造及修复技术;
(4)复合材料包容环制造技术;
(5)风扇盘圆弧型榫槽加工技术;
(6)三维弯扭多联组合涡轮导向叶片精铸技术;
(7)定向凝固带冠大展弦比低压涡轮叶片精铸技术;
(8)风扇转子和发动机本机平衡技术;
(9)风扇机匣涂层本机加工技术;
(11)镍基高温合金整体叶盘低成本制造技术;
(12)低成本燃烧室机匣整体铸造技术;
(13)火焰筒浮动壁材料与制造技术;
(14)高压涡轮动叶及导叶用涂层及其涂覆工艺;
(15)耐1100℃单晶涡轮叶片低成本材料、铸造以及打孔工艺;
(16)耐1100℃涡轮导叶低成本材料、铸造以及打孔工艺;
(17)粉末轮盘制粉、锻造工艺以及缺陷检测。
试验、测试技术
大涵道比涡扇发动机与军用小涵道比涡扇发动机相比,除了因为尺寸、流量、推力的增加,而需要对现有试验设备和技术进行完善改进外,由于大涵道比涡扇发动机、尤其是民用大涵道比涡扇发动机,为了满足适航条例的要求,需要进行大量的特殊的适航试验,如吞咽试验、包容试验、环境试验等。因此,在加紧建设相关的缺门试验设备的同时,还需大涵道比涡扇发动机所需的特殊试验技术进行研究,并发展相应的试验方法和规范。主要包括:
(1)整机试验与调试技术;
(2)发动机反推力试车技术;
(3)发动机投鸟试验技术;
(4)发动机吞水、吞冰、吞砂试验技术;
(5)发动机侧风、逆风试验技术;
(6)发动机噪声场测量技术;
(7)风扇叶片包容试验技术;
(8)部件和整机寿命和可靠性试验技术。
关键技术解决途径与措施建议
尽快组织实施先进民用大涵道比涡扇发动机关键技术研究计划,利用10年左右时间,结合国际合作,通过部件/系统/核心机/验证机研制,突破和掌握关键技术,夯实技术基础,提高自主创新能力。然后,在验证机的基础上进一步研发出具有自主知识产权和当代水平的、取得适航证进入市场的民用大涵道比涡扇发动机。
关键技术攻关和验证机研制
(1)发动机总体方案设计和部件设计、加工和试验。完成发动机总体方案设计和性能分析计算、整机/部件气动热力性能数值仿真分析、发动机方案草图设计和选材方案、各部件和系统的设计技术指标和参数要求;完成总体/部件/系统试验件设计和试验、部件强度寿命设计分析、选材和关键加工工艺设计、部件/系统综合数值仿真分析、辅助动力装置设计和试验等。
(2)核心机和验证机的工程设计、加工和试验验证。完成核心机和验证机的工程设计和加工、核心机的地面模拟试验、验证机地面台架性能调整试验、300小时地面台架持久试验、高空台巡航状态性能模拟试验(H=11km,M=0.8)以及部分适航性标准试验(如噪声、低污染排放等)。
4.2.2 原型机研制和适航取证
在第一阶段验证机高空台性能达标的基础上,针对我国干线客机发动机的具体要求,完成原型机的研制,取得型号合格证、生产许可证和适航证。
4.3 积极开展国际合作
我国航空动力行业与世界先进水平相比,差距仍然较大,尤其在大涵道比涡扇发动机技术方面,基础十分薄弱,缺乏技术储备,大量关键技术尚未突破和掌握,没有工程经验,材料、工艺差距更大,试验设备不配套,缺乏高水平的人才,短期内完全自行研发出先进大涵道比涡扇发动机有很大困难。为此,必须强化基础、自主创新,又要改革开放、借助外力,积极开展国际合作。
同时,也应看到,国际合作发展民用航空发动机已成为当今世界的一大潮流。为了筹措资金、技术互补、减少风险、扩大市场,即使实力超群的大国公司也在奉行合作开发的道路,表示了与我开展合作的意向。尽管仍然存在着多种矛盾和风险,但和平开放的国际环境毕竟为开展大涵道比涡扇发动机的国际合作提供了比较有利的条件。
多年的实践证明,与俄罗斯开展技术合作,能够学到大部分关键设计技术,这是与西方国家合作所做不到的,而且俄罗斯也已经表现出与我合作的强烈意愿,所以在开展关键技术研究和验证机研制中,重点要抓紧对俄合作的工作。同时,也通过各种方式加强与西方的已有合作,并不断探索新的合作途径,通过与西方的商业合作加快型号产品的开发,尽快进入国际市场。
4.4 加强材料、工艺、试验等基础条件建设
研制大型飞机及其发动机是党中央、国务院在新世纪作出的具有重大战略意义的决策。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和“十一五”规划纲要中,国家已经把大型飞机列为重大专项工程,而且要求最终配装具有自主知识产权的大涵道比涡扇发动机,包括军民用两型大型飞机发动机,这是必须实现的国家战略目标。
发动机是飞机的心脏,大涵道比涡扇发动机是自主研制大型飞机的关键,发动机技术不突破,就无法掌握大型飞机研制的主动权。而民用航空发动机又是航空动力产业的重要支柱(国外民用发动机产值已达总产值的80%),不发展民用大涵道比涡扇发动机,就没有独立、完整、强大的航空动力产业和航空工业。
据有关部门预测,我国未来20年,仅150座级干线客机就需要800架左右,加上其他用途的大型飞机,共需军民用大涵道比涡扇发动机约2750台,总价值达412亿美元,折合人民币3300亿元左右。大涵道比涡扇发动机用途广泛、市场巨大,经济、军事、社会效益显著,对国民经济发展、国防建设和科技进步具有重大推动作用和战略意义。
发展现状与差距
经过多年发展,我国在航空动力技术领域取得了一些成绩,在军用涡喷和小涵道比涡扇发动机方面已具有一定的研制生产能力,研制生产了数十个型号、6万多台各类航空发动机,装备了几十种军民用飞机,为空军装备建设和民用航空事业的发展作出了自己的贡献。在大型飞机使用的大涵道比涡扇发动机方面,对风扇/增压级、高压压气机等关键技术开展了初步研究,并在航空推进技术验证计划支持下,建立了以设计定型的太行发动机核心机为基础的大涵道比涡扇发动机整机验证平台。但与国际先进水平相比差距仍然较大,技术基础相对薄弱,大量关键技术尚未突破和掌握,部分试验设备还存在缺门,工程设计和使用经验缺乏,自行独立研发还有较大困难。
有关材料、工艺是大涵道比涡扇发动机的关键技术之一,必须尽早安排计划,攻关研究,加以突破。大涵道比涡扇发动机的研制需要特殊的加工和试验手段,必须在现有基础上, 根据军民结合的原则,尽快进行补充和完善。如:野外试车台、环境试车台、2号高空舱、快速反应科研试制力量等。
国产大飞机发动机的适航权中新社上海2009年8月26日电宗晨亮报道:中航商用飞机发动机有限公司总经理张建二十六日在此间表示,中国首款自主研制的大飞机发动机计划于二0一六年前完成试飞,并于二零二零年完成取证、投入商业运营。