国产飞机发动机的寿命是多少?
中国先进三代战斗机发动机寿命已经超过一万小时,达到国际水平x0d至于最新型号的,属于保密范畴,而且也需要时间验证。x0dx0d美俄航空发动机寿命长短的设计是由战争理念不同设计的。美国航空发动机设计是以飞机训练寿命考虑的。一般全寿命在5000小时以上,在不被击落或坠毁的情况下基本可以与战机寿命同步。比如F-16A/B型1980年服役,还没到发动机全寿命期就退役了。美国战机发动机虽然寿命长,但过于“娇气”,安全可靠性能不理想,因发动机事故坠机频率太高,有“寡妇制造者”之称。且价格昂贵,一台F-110达1300万美元。俄罗斯的发动机设计起初是按战争理念设计的。认为战机是要作战的,发动机寿命再长,一旦被击溃也等于零,寿命长了也是浪费。于是按照二战时期战机平均寿命和训练摔机概率计算出战机寿命为300小时,所以米格21以前的发动机寿命都是按300小时设计的。后来战机质量和功能提高,俄罗斯发动机寿命也相应提高。以与美国F-110同类型的AL-31F为例。AL-31F的全寿命3000小时左右,不考率战机被击溃和坠毁因素,按每年训练飞行150小时计算,20年左右需要换一台发动机。也就是说,从新战机到退役,需要更换一次发动机才能与战机寿命同步。但俄罗斯的航空发动机便宜,AL-31F仅300万美元一台,不到F-110的四分之一,不考虑战争被击毁因素也比美国的划算很多。且俄罗斯的发动机皮实,安全可靠性能非常好,不容易出故障。俄罗斯的“暴风雪”航天飞机就是装6台AL-31F反复使用从未发生事故。当然,俄罗斯现在的设计理念也在改变,也在不断提高发动机寿命,苏35的发动机117S全寿命可达4500小时以上。x0dx0d目前中国发动机还处于学习摸索阶段,能造出大推力的发动机已属可喜成绩了,毕竟战场上发动机寿命重要性很低,只是在和平时期为了省军费才增加的理念。
发动机的寿命关键在于发动机的叶片,发动机的叶片越好,则寿命越长。
叶片分涡轮叶片和压气机叶片。涡轮叶片一般要在1500℃和接近15000转/分这种极大离心力的恶劣工况下运转,在这种条件下工作,要求极高。涡轮叶片工作温度高,负荷大,应力复杂,要求材料具有很强的热强性、抗冲击性、抗疲劳性、耐腐蚀能力及损伤容限特征。它的工作温度已经超过钢铁承受的温度,只能用高温合金。但高温合金在这么高的温度和这么大的离心力下要产生蠕动,一蠕动,叶片就要变形,很容易失效。在这种恶劣工况下,过去我们用的是多晶体合金。它的特点是:你把合金一弄断,看它的断面有很多闪亮的晶点。这种晶格结构有缺陷的地方首先会断裂。而单晶体合金就避免了多晶体合金的缺陷,它是均匀的整体,没有缺陷。如采用定向凝固制造成定向单晶合金,就消除了晶界,可将使用温度提高一个台阶,约为30℃,从而使涡轮进口温度提高30℃-60℃左右。它的整体辐射非常均匀,具有更高的疲劳寿命。多晶体合金容易疲劳,在高温下容易沿着晶界产生裂纹,而单晶把这个条件提高了1~2个数量级。在压气机叶片上,有很大的气动弹性,没有优秀的压气机叶片,承受不了气动弹性引起的疲劳和裂纹。
美国装备波音747、767的JT9D发动机采用PWAl422单晶合金,寿命达9 600小时以上。F-15的F-100发动机用的是第一代定向凝固合金叶片,美国的第二代单晶合金PWAl484和第三代Re-neN6的性能又远远超过了第一代的水平。你可以看到空客和波音的飞机日夜在空中飞行,发动机可靠地工作着。有的CFM-56发动机寿命达到了1.4万小时。
相比之下,俄国发动机寿命就要短很多
AL-31F大修间隔原来只有640小时,后来做了延寿才达到800小时,尽管战斗机发动机与民用涡扇发动机定位不同,但还是能看出基础研究的差距。中国目前能生产的定向凝固单晶叶片与国际水平差距就更大,人家一台发动机顶咱们10台以上。
就原先的米格-21(歼7),大修时间在100小时,这个绝对是非常差的,频繁的换装会耽误飞机的部署和战斗的。当然,现在的发动机寿命有所提高,但差距仍然非常大
欧美在这方面的技术是非常先进的,很多民航的飞机,大修时间在10000小时以上。
军用飞机,与米格-21同时期的F-4所用的J-79发动机,寿命就达到4000小时
F-15用的F-110发动机寿命可达6000-8000小时
F-22用的F-136发动机寿命为13000小时以上
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