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第17章 航空动力篇(2)

“秦岭”发动机研制成功是继“昆仑”发动机后我国航空发动机制造领域的又一重大突破,填补了我国自主生产涡轮风扇加力型航空发动机的空白,标志着我国航空发动机制造技术又上了一个新台阶。

涡喷13迸发生机

2003年12月13日,“山鹰”高级教练机从贵州双阳飞机制造厂机场冲天而起,其动力装置是一台由中国一航黎阳航空发动机公司和贵州航空发动机研究所研制生产的涡喷l3F(C)涡轮喷气发动机。

在国产航空发动机中值得一提的当属涡喷13系列发动机。这种发动机在不断改进、改型的过程中发展出一系列改进型号,目前已成为我国空军、海军主战机种——歼7、歼8系列飞机的动力装置。涡喷13AⅡ发动机在1990年荣获国家科技进步一等奖。新研制的涡喷13B发动机在1996年珠海国际航空航天博览会上引起强烈反响。

涡喷13发动机是在对涡喷7和涡喷7乙发动机改进与研制的基础上并参照国外同系列成熟发动机设计研制的航空发动机。涡喷13发动机在涡喷7发动机基础上改进设计了压气机,增大了空气流量,扩大了发动机的稳定工作裕度。压气机部件应用钛合金,减轻了发动机重量。通过各部件、系统结构上的改进,大大改善了发动机的可靠性、耐久性和操纵灵活性。1988年2月,涡喷13发动机通过国家审查设计定型。

此后,一航黎阳和贵州航空发动机研究所为满足歼7、歼8系列新型飞机对发动机的需求,对涡喷13发动机不断进行改进改型,形成系列,满足了我军现役主战飞机的需要。通过应用钛合金材料部件、采用国际先进的带冠叶片结构设计、选用沙丘驻涡火焰稳定器、改进设计压气机转子、采用附面层控制等新技术,提高发动机推力和整体性能,以满足新型战机对发动机的要求。

2002年7月28日,涡喷13B发动机300小时长期试车在一航黎阳胜利结束,为按期完成发动机设计定型保证了重要的节点;涡喷13B以其在继承涡喷13发动机成熟性的基础上进一步改进了性能,满足了用户的需求。

燃机引领新产业

燃气轮机是由航空发动机衍生发展的高科技产品,目前世界上只有少数几个国家具备独立研制、持续发展燃气轮机的能力。作为先进的动力装置,燃气轮机因其体积小、功率大、效率高、排放低、工作可靠等优点,在发电、天然气管道输送、船舶动力等领域具有广阔的市场需求。

中国一航成立以来,集团公司党组对发展燃机事业高度重视,大力支持,QD128、QD70等型号燃气轮机发电机组相继点火、发电,形成轻型、中型、重型燃气轮机系列发展的良好局面,燃气轮机已经快速成为发动机行业新的经济增长点。国家西部大开发战略部署中的重大项目“西气东输”和我国电力行业大发展为燃气轮机发展提供了广阔的市场,也是发动机行业进入非航空民用产品市场最佳的切入点之一。

航空发动机行业自中国一航成立以来,组织开发了多种型号的燃气轮机,取得了一系列成果。

QD128燃气轮机是由中国一航沈阳发动机设计研究所、中国一航黎明航空发动机(集团)有限责任公司、中国一航西安航空发动机(集团)有限责任公司等单位在“昆仑”发动机基础上改型研制的,主要以“昆仑”发动机去掉加力部件作为燃气发生器,由一航动力所采用先进、成熟的技术设计新的动力涡轮和电子调节器,一航黎明、一航西航承担燃机零部件制造,一航黎明承担燃机总装、试车、销售。

中等功率的QD128燃气轮机功率等级为12兆瓦,热效率约30%。首台QD128燃机及发电机组是一航黎明于1999年3月发起组织设计、研制的。在研制过程中,科研人员吸取了国内外航空发动机改装制造燃气轮机的经验与教训,针对燃机部件在长寿命使用中容易发生的损耗、蚀损、磨损,采取相应有效的改进措施和保护措施。

QD128燃机立足于我国自主研制的航空发动机,工作参数裕度较大,具有可靠的试验基础;制造所需的材料、工艺、成品及附件在国内完全可以提供;所采用的新材料和新工艺均已通过专家评审,具有较好的工作可靠性。

2000年11月,首台QD128燃气轮机在珠海航展上一展风采,引起国内外关注。

一航黎明在中原油田投资建设了示范电站,承担电站长期运营。2002年9月,一航黎明与有关单位通力合作,完成了发电机组成套生产,首台QD128燃气轮机发电机组交付中原油田安装调试。中国一航世新燃气轮机股份有限公司成立后,承担了发电机组成套工作、机组在电站的总安装和发电运行调试。

QD70燃气轮机是由一航动力所设计、一航黎明生产的轻型燃气轮机。QD70燃气轮机是在我国自主研制的航空涡扇发动机基础上改型设计的,采用全部核心机和低压涡轮,配以新设计、研制的附件机匣、电子控制调节器和液压马达启动系统;在同等功率的燃气轮机中,技术水平已跃居世界先进水平。

2003年7月28日,中国一航在中原油田隆重举行国产燃气轮机并网发电剪彩仪式,中国一航总经理刘高倬启动按钮,国产QD128燃气轮机和QD70燃气轮机发电机组正式并网发电。QD128、QD70燃气轮机发电机组填补了我国12兆瓦和7兆瓦功率的具有自主知识产权燃气轮机机组的空白,缩短了中国燃气轮机产业与世界先进水平的差距,标志着我国自主研制开发的燃气轮机已进入市场化阶段,必将推动中国燃气轮机技术和产业发展,成为中国一航新的经济增长点。

重型燃气轮机是国家科技部列入“863”计划能源领域的重大招标项目。2001年,一航黎明启动了R0110重型燃气轮机项目。2002年2月,一航黎明联合一航动力所、清华大学、中科院工程热物理所、上海交通大学、航天材料和工艺研究所、一航涡轮院、上海汽轮机公司、沈阳重型机器公司、沈阳鼓风机公司等单位组成联合体,共同参与投标。2002年10月14日,R0110重型燃气轮机项目一举中标,进入设计阶段。一航黎明和一航动力所等单位经过一年多奋力拼搏,完成了项目设计。12月底,R0110项目在沈阳通过了国家科技部“十五”规划、“863”计划重型燃气轮机总体专家组的设计评审,进入研制与调试阶段。目前,一航黎明正在按照制造工艺大纲的要求积极开展研制的各项准备工作,相关项目也正在按照计划有序进行。预计在2004年年底完成R0110燃机零部件制造,2005年完成整机装配,2006年年底完成实验电站72小时运转并提请国家科技部验收。

R0110重型燃气轮机项目通过国家设计评审,标志着我国燃气轮机研究取得重要突破,初步形成轻型、中型、重型燃气轮机全面发展的格局;显示出航空发动机行业在燃气轮机领域具有无可比拟的优势,具有开发、研究、设计、制造、安装、调试、运营及售后服务的强大实力。

R0110项目通过国家设计评审,标志着我国重型燃气轮机研制进入了一个新的阶段;我们要按照大集团发展战略的要求,抓住机遇,全力打造具有我国自主知识产权的重型燃气轮机产品,探索一条适合中国燃气轮机产业发展的成功之路。

燃气轮机研制的最新成果是QC185舰船用中型燃气轮机。这是在我国自主研制的航空涡扇发动机基础上改型设计的,是中国一航重点项目之一,中国一航副总经理林左鸣担任项目领导小组组长。QC185燃机项目研制人员在小功率等级舰船用燃气轮机研制取得突破性进展的基础上对QC185燃机方案进行了充分论证和评审,其综合性能指标达到同档功率世界先进燃气轮机水平。

2004年2月8日,QC185验证机燃气发生器在一航动力所试车台点火成功;3月16日,QC185燃气轮机验证机组在一航黎明点火成功。QC185燃气轮机点火成功,掀开了我国燃机行业发展史上重要的一页;它将填补我国舰船用的中档功率燃机空白,为加快国防现代化建设步伐创造条件。

面对今后燃气轮机发展工作,中国一航要充分利用航空技术,拓展服务领域。燃机产品要逐步理顺产业链条,包括开发、制造、成套安装、电站运营等。要缩短燃气轮机研制过程,提高燃机可靠性,加快燃机产业化发展步伐,大力开拓军用及工业用燃机领域。做好燃机产品市场开拓工作,要把电站项目开发作为重要的突破口,认真规划,积极推进。同时要抓住机遇,开展与阿尔斯通(瑞士)公司的技术合作,形成战略合作关系,在高端产品开发上联合研究、联合制造、联合开拓市场。

转包:经济新亮点

航空工业是制造业中附加值最高的产业之一,航空发动机又是航空工业产品中技术含量高、附加值高的产品。有这样一个统计,假若以船舶单位重量创造的价值为1,则小轿车为9,彩电为50,计算机为300,喷气式飞机为800,航空发动机为1400。

这个规律在航空发动机转包生产中体现得最明显。

转包生产是中国一航新的经济增长点,集团公司领导极为重视,亲自带队进行行业转包生产专题调研,提出发动机行业转包生产整合总体思路。

中国一航成立5年来,发动机行业转包生产发展较快,转包生产创汇额逐年上升,取得了较好的成绩。1999年,航空发动机行业转包生产出口交付额为3153万美元;2002年跃升至6285万美元,增长99.3%,占中国一航转包生产交付总额1.2亿美元的52%;2003年,发动机行业转包生产交付额共计7381万美元,依然超过中国一航转包生产交付总额的一半。

随着航空发动机行业技术改造不断进展,转包生产的数量和品种也在不断增加,以转包生产连续5年快速增长的一航西航为例,该公司承接的转包生产品种已经由最初的几种发动机低压涡轮盘发展到现在包括发动机各种盘、轴、环、封严圈和隔圈在内的三四十种零件,涉及的发动机型号也从美国GE公司的LM2500发动机1~6级低压涡轮盘发展到CFM56航空发动机低压涡轮的5、4、3、2级涡轮盘和CFM56发动机5级涡轮叶片等关键零件。

2002年5月底,一航西航交付第1000个CFM56发动机涡轮盘,实现了发动机转包生产方面的跨越式发展。目前,一航西航已建成具有亚洲一流水平的航空发动机盘、环件加工中心,仅这个加工中心每年产值就达到2000多万美元。

现在,一航西航已经与美国GE公司、美国普惠公司、英国罗罗公司、加拿大普惠公司、法国斯奈克玛公司、德国MTU公司等国际上知名的航空发动机企业及10多个国家的客商建立了稳固的加工贸易关系。据悉,一航西航航空零部件转包生产创汇2004年将有望突破6000万美元;航空发动机行业2004年转包生产创汇额将超过8000万美元。

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