Chinese Engine Development

JayBird

Junior Member
I would say that I've seen many of these charts and most of them are not useful or accurate. Based on what i know, this picture is not useful at all.

Maybe is not useful for information with WS-10 development, but still kind of useful for how to make a nice chart to attract clicks in military forum. And non Chinese speakers can learn a few Chinese words at the same time. :p
 

A.Man

Major
Very Detailed Taihong (WS-10 and Variants) Development and Problems encountered. Deino or others, if you like the post, please help to translate it.

(Sorry, I thought I was in Engine Thread)

前段时间,期待已久的太行改型发动机WS-10B终于批产,并配装J-10B正式亮相,这不仅证实了年初的推断,更是击破了某些谣言。然而更重要的是,随着太行改进型的量产,意味着现役三代主力战机的心脏不再受制于人,太行终于担起了它所承担的重任,真是令人欣慰!
本文通过简单回首太行发动机艰难的研制历程,试图澄清一些事实,由于资料所限,错漏难免。

太行基本型 太行发动机的研制起点,要从1986年说起。1986年1月8日,邓小平批示肯定吴大观等9位航空发动机专家关于发展新型涡扇发动机(后称“太行”)的建议,自此新型涡扇发动机的研制提上日程。1987年8月,国防科工委同意该发动机立项研制。总设计师为李志广,行政副总指挥为张恩和,太行研制正式启动。

值得注意的是,太行发动机不是歼-10的原配套动力,它是第二阶段的目标发动机。从时间上说,歼-10是1986年1月正式立项研制,此时太行发动机影都没有,不可能是歼10的原配发动机,须知道发动机研发的时间比飞机的研发还要长,立项已经比飞机立项晚,时间上是根本不可能赶上歼-10首飞及科研试飞的。

按照最初的方案,歼-10飞机安装的是仿制米格-23发动机P29-300的WP-15(涡喷-15),属过渡型发动机,用于科研试飞。但由于涡喷-15几乎是和歼-10飞机同步发展的,技术风险较大。20世纪80年代末,中苏关系缓和,而后苏联解体,使我们从俄罗斯引进AL-31大推力涡扇发动机成为可能。
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图曼斯基P29-300涡喷发动机.jpg (55.74 KB
图曼斯基P29-300:最大推力122.58kN,最大直径1.088m,长度4.992m


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AL-31FN:最大推力127kN,最大直径1.180m,长度5.00m

1990年我方组团赴苏联对AL-31发动机进行了考察,具体考察内容包括发动机与歼10飞机的匹配性等,并同苏方探讨了更改发动机机匣位置的可行性。

1991年5月23日至25日,国防科工委在北京召开大推力涡扇发动机(后称“太行”)立项综合论证会,一致同意该发动机正式立项。同年年底,张恩和接替李志广担任太行发动机总师。

1991年10月叶正大等人访苏,正式提出要苏方为新歼(歼10)提供一型高性能发动机,该年年底留里卡局派出安德烈耶夫(即АЛ-31ФН总师)等人来华,向我方提交了发动机方案以及有关技术参数等,此时歼10的金属样机已完成(打样设计阶段),配装的正是其原配套动力涡喷-15,当时10A验证机的进度相当缓慢,根本来不及。
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10全尺寸金属样机.jpg
1992年,我国与俄罗斯最终签订了引进AL-31发动机的合同。由于AL-31要比WP-15尺寸大(AL-31FN最大直径1.180米,长5米;WP-15最大直径1.088米,长4.992米),更换发动机引起的设计更改(修改后机身以容纳更大的发动机),使整个歼10飞机的研制进度拖延了大约1年半。失去装机对象的WP-15随后下马。

1993年,经过6年多的研制,完成了“太行”验证机阶段的研制工作,并以配装歼-10飞机的技术状态转入原型机研制。在预研经费不足,技术储备少,基础薄弱的情况下,从零开始,用6年多的时间完成验证机的研制并不算晚,但正因为预研不够,太行发动机研制的大部分时间都用了在排故攻关上。可以说,太行的预先研究与型号研制是并行推进的。一般而言,发动机的研制流程是“地面台架试车——高空台试车——飞行台试车——装机鉴定试飞”,但在1993年,研发流程只有“地面台架试车——飞行台试车”,并没有高空台试验,因为此时江油的高空台还没完成建设,即使在1995年建成交付后,也不具备试验太行发动机的能力,真正具备试验能力的高空台也是几年后的事了。而且,当时国内仅有的飞行台寿命已经到期,飞行包线也太小,并不适合太行的试验要求。如果选择歼-10作为飞平台进行试验试飞,仅仅完成地面台架试验的太行飞机,根本不具备试飞的条件,这样做的风险比使用WP-15还太,况且歼-10已有引进的成熟的发动机配装试飞的情况下,这个方案是不可能获得批准的。

没有合适的试飞平台,由此导致的延期使得太行发动机面临下马的危险!

20世纪90年代初,我国从国外引进了一批飞机直接装备部队,为降低“太行”发动机配装飞机的研制风险,张恩和适时地提出了“太行”发动机以国外飞机为平台的领先试飞方案,并组织了所内的技术力量进行了六个方面的可行性论证。1993年,动力所向当时的中国航空工业总公司报告,申请提供一架引进的飞机作为飞行平台对“太行”发动机进行领先试飞。

1995年6月7日,时任副总参谋长的曹刚川传达了中央军委的重要决定:“‘太行’发动机一是配新型歼击机(歼10),二是作某型飞机(苏-27)的后继动力。”这意味着,不仅要解决试飞平台的问题,也要解决引进的苏27的后续动力问题,飞机动力不能受制于人。一发配两机,太行发动机的重要性被提高到全新的高度。

太行发动机能不能装进苏-27?这成了重要的问题。这其实也是我们常常争论的,太行与AL-31能不能互换的问题,更换需不需要修改机体,或者说后机身。虽然有大量的事实已经证明了不需要修改后机身就能够互换,但是仍然有不少人对此存在误解,故而在这里将相关事实厘清。

首先,从上面可知,配装歼10的动力是由WP-15改为AL-31,而不是由太行改为AL-31;其次,WP-15的尺寸比AL-31小,而太行原型机的尺寸比AL-31还大。引用一段原文:“为贯彻落实国务院、中央军委的重大决策,将“太行”发动机配装被选定的飞机,必须解决一系列技术难题。缺乏飞机的设计资料,改动飞机结构更非易事,在得到一航沈阳所时任所长刘春义、总师李明等人的大力配合下,两所确定了一个“可恢复性更改”方案,飞机方面对进气道和发动机机舱的改动为发动机装机提供了宝贵的机会,但需发动机解决的问题更多,特别是由于“太行”
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主体尺寸比飞机原发动机大,装机时滑油箱超限、总油滤超限、加力喷口调节器超限、
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作动筒超限,道道难题摆在一航动力所人面前。”要将尺寸比AL-31还大的太行装进苏-27,一种办法是修改苏27的后身以容纳更大的太行发动机,另一种办法是修改太行的尺寸以适应苏27的发动机舱。在当年不具备修改苏27的能力,所以,太行发动机在设计过程中就已经适应修改,来配合苏-27的发动机舱,所谓的安装AL-31的飞机不能安装太行发动机,只是一个误会。事实上,单就安装兼容角度,那是完全可行的。

另外,还有歼-10修改后机身,也并不是“换发动机”,是因为“换了发动机”,歼-10发动机由WP-15换成AL-31后,在科研试飞过过程中有技术指标达不到,宋文骢才决定对歼-10进行瘦身,以达到原设计指标。但这已是歼-10进行科研试飞之后的事了。

1997年研制的重心转移到对发动机性能状态进行适应性修改设计,修改后的发动机性能与苏-¬27飞机相匹配。由于配套飞机不能改或者只能作简单的改动,因此主要技术问题都要由发动机研制方606所来解决。在
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样机设计之前,动力所与沈阳所进行技术协调,从气动和结构两个方面论证了发动机装飞机的具体途径。经过多次方案更改,解决了加力筒体转5度、加力点火器超限、后机匣改装、重新安排外部管路与附件等难题(发动机机匣由下改上,
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起动机传动轴也由下改上),完成了装入飞机总体方案。

同时,从1997年开始,“太行”整机试车时数每年成倍增长,发动机地面台架试验与适应性修改设计同步推进。当时风扇一级叶片断裂故障曾一度成为研制工作的拦路虎,经过修改设计,采取加强叶根强度等多项措施,使断裂点的应力水平大大降低,满足了发动机试车可靠性要求。

太行发动机在试验中也暴露出控制方面的问题,控制系统采用的新技术——数字电调系统(FADEC),在稳定性、可靠性和抗干扰性等的解决需要一定周期,会影响太行发动机装机试飞的总体进度,张恩和及时决策采用机械液压方案。

1998年3月,歼-10原型机首飞。5月,总装备部批复:同意将“太行”发动机首装机种由歼-10飞机调整为苏-27飞机,并在该机上完成发动机设计定型。9月,在沈阳所、沈飞、黎明的全力配合下,完成了配装飞机的全尺寸
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样机制造和
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,仅用1个半小时装飞机成功,进一步证明了“太行”发动机可与飞机相匹配。12月,采用
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液压方案的太行发动机试车,经过严格的考核验证,能保证发动机可靠工作。因此,原来的数字电调方案被调整为第二案,待发展成熟后再取代机械液压控制方案。

2000年10月,624所江油高空台具备了大推力发动机的试验能力,随后开始太行发动机的高空台试验。高空模拟试验是检验航空发动机在飞行包线内可靠工作能力的重要试验。太行发动机先后进行了四次试验,对发动机的功能、性能、空中起动、推力瞬变、通断加力、进气畸变、高原、高温起动等特性进行了检查。

2000年底和2001年初,外厂发动机零部件交付比计划晚了整整一年,最后一个发动机件11月20日才交付到动力所。经过加班加点,将配装飞机的发动机在年底前按规定节点交付沈飞。

2001年6月6日,一架右侧发动机舱装上太行发动机的苏-27在沈飞的跑道上完成了首次试飞,飞行台首次试验达成。到10月中旬,太行发动机经过两个阶段,历时4个多月的试飞,发动机飞行台试验提前完成。
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A.Man

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Part II

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2002年,完成飞行前试验规定的太行,配装歼-11(两台均为太行)进行科研试飞(鉴定试飞)。由此,太行发动机进入定型试飞阶段。

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原型机研制阶段,高压
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盘采用了粉末冶金的
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,由于国内相关技术尚未成熟,张恩和顶着巨大的压力决策:从定型批开始换掉这种材料,涡轮盘由FGH95粉末
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改为GH4169高温合金。其实,涡轮叶片也由DD3单晶叶片改为DZ125定向凝固合金叶片。

同年,由于太行发动机的一再延迟,我方不得不继续向俄方购买AL-31F/FN(其中FN54台)发动机,用于歼-10和歼-11的生产,使得毛发“过渡”为正式列装动力。而刚刚于年底首飞,计划使用太行发动机的歼-11B,其原型机也不得不使用AL-31F发动机进行试飞工作。
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故障而引起的左发空中停车。英雄的试飞员沉着冷静、准确判断,并迅速果断单发着陆成功!定型考核虽然失败了,但是使得606所能够有机会从被成功保住的
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身上查找原因。

这次严重的事故,“引起了中央军委首长、总装、国防科工委、空军等上级领导的高度关注,总装的领导专程来到中国一航,与总经理刘高倬等同志进行座谈,谈话时间很短,语气也很平缓,但是集团公司领导却受到了强烈的震撼。”如果不能够迅速排除故障,太行发动机面临下马的危险!

2005年,3月6日动力所再次召开太行
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设计定型工作动员誓师大会,航发动机事业部领导为“太行”发动机技术攻关、试飞、试车、试验、
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五大战区授战旗并进行誓师动员,全所人员签字誓师。经过半年多的努力,完成了设计定型持久试车和长久初始寿命考核试车两项定型前的重要长试。11月14日,随着长久初始寿命考核试车拉下停车的油门杆,标志着太行发动机鉴定试验工作全部完成。12月28日,太行发动机,在沈阳发动机设计研究所顺利通过设计定型审查,终于获得了飞向蓝天的通行证。
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2006年3月,太行发动机正式定型并对外公开型号。至此,太行由研制走向批产的新阶段。同年,歼-11B04号原型机换装太行试飞。年底,太行宣传资料亮相第七届珠海航展。
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研制的过程历尽艰辛,批产的路更是充满荆棘,
2007年,J-11BS首架原型机配装太行成功首飞。这个型号的首飞,试飞,定型,列装全部采用太行。同年,歼-11B设计定型。由于配装太行的04架原型机在试飞中,发动机发生严重事故,原计划首批即采用太行发动机列装的11B只得继续采用AL-31F。而这一年,我方继续引进100台AL-31FN装备歼-10A/S。
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A.Man

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Part III

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全部返厂维修,使得大批歼-11B/BS战机“趴窝”。这一年,歼-10B首飞,没有配装太行。年底,太行首次实机亮相珠海航展。值得注意的是,这是发动机附件下置的单发型太行,照现在来看,这应该是太行改进型的工程验证机或者原型机。

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小汤山军博太行,倒转来放,来个直观对比

2009年,这年太行的情况不容乐观,大部分的时间都在对去年批次的太行排故攻关,至年底才有所起色。10月31日,歼-15首飞,配装的同样不是太行。同年,又引进122台AL-31FN装备歼-10A/S系列。而这一年,海太行WS-10H立项研制。

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A.Man

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Part IV

2010年1月,太行与歼-11B同获国家科技进步奖特等奖。这年,之前返厂维修的太行配装歼-B/BS,正式列装海空军。这年4月,554号歼-15配装海太行首飞。5月,歼-11BS设计定型。年底海太行WS-10H设计定型。引用一下八股文:
“2010年是某
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(WS-10H)计划完成设计鉴定的重要时刻。刘永泉和动力所全体科研人员只争朝夕,仅用两年时间就完成了发动机研制总要求评审和型号规范编制,完成了型号规范规定试验、试车和鉴定试飞,同时开展加速发动机可靠性增长的相关工作。”
这年下半年,黎明又一轮质量整顿,幸好没有影响太行列装。11月,太行改进型继续亮相珠海航展,这应该是原型机了。 这年年底还发生了一件大事,歼-20原型机2001高速滑跑,将要首飞了。鉴于太行前几年的表现,歼-20的不可能用它来首飞。

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2011年,1月11日,歼星舰首飞!尽管每个人心中都有期待,希望用国产发动机首飞,然而正如前面所说,这是不可能的。6月,我国又引进123台AL-FN发动机,到2013年交付完毕。7月,配装太行改进型的1035号歼10B首飞。这意味着,太行基本型已失去配装歼-10A/S的可能,它只能在歼-11B/BS身上折腾了。11月,歼-16首架原型机1601号配装太行首飞,这有可能是太行改进型。

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2012年,随着前几个批次的太行稳定生产,太行正式批产定型(生产定型)。引用2012年8月24日的八股文:
““
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的批产定型,对我们来说都是一块难啃的‘硬骨头’。”班长徐景秀说。在某产品定型过程中,全班员工通过头脑风暴,提出了严格控制相关零件
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配合间隙、明确装配工序的具体要求等,变立式测量为卧式测量,制定了一系列措施,使得试车一次合格率大幅度提升。某产品在研制过程中出现滑油消耗大的问题,班组对滑油密封系统逐一排查,找到问题原因,确保了该产品顺利排故,按节点实现批产。2011年,传装班以提高发动机传动装配效率30%的战绩,出色地完成了全年任务。 ”
至此,太行基本型已基本成熟,然而却只能在歼11B/BS上使用,没有担起当初“一发配两机”的使命,所以只能交给它的继任者太行改进型来承担了。

太行改进型 太行改进型发动机在年初写的《关于2014年珠展太行及J-10B的几点推断》一文里有所阐述,并提出三个推断:一、歼10B配装的是14吨的太行改进型;二、改进型配装FADEC(全权限数字式控制系统);三、今年下半年将正式列装歼¬-10B。如今,后面两个已经证实。第一个八股文隐约有所提及,但没有明确确认。下面,将简单回顾太行改进型的研制历程,并提出新的推断。
 
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