五年前,我写过一篇《》,那时我国的军机发动机都还没有多少公开的型号,更不要说民用的航空发动机了。
去年我又写了一篇《》,从公开的途径,我们已经可以看到不少解密的信息,说明我国在航空发动机的领域取得了长足的进展!
作为皇冠上的为数不多的明珠,我国民用航空发动机还与国外先进的技术还有一定的差距。但是C919国产替代的CJ2000在2022年中国国际航空航天博览会上展出了1:1的模型,表明CJ2000已进入了最后的测试,一旦通过终极测试,它将用于国产大飞机之上。
CJ2000
航空发动机(aero-engine)是一种高度复杂和精密的热力机械,飞机在天上的唯一动力,其稳定性至关重要。发动机正式安装到飞机上试机前,必须要做四大暴力测试试验。
一、吞水试验
飞机在飞行穿入云层以及雨天,发动机都会吞入大气中液态水。另外,机场如有积水,飞机在地面滑行时与地面较近的发动机,也可能吸入积水。
因此,吞水试验是测试飞机在雨天飞行时发动机性能的基本手段。
亚音速民用飞机的吞水试验可以在露天试车台上做,也可以将发动机装在飞机上,在机场停机坪上进行。超音速军用发动机需要在一定高度和速度的条件下做吞水试验,而且通常需要在高空模拟试车台上或飞行台上完成。
吞水量一般按重量计算,至少为发动机空气流量的4%,水滴直径不超过2mm 。测试时,前方放置了大量喷头,每分钟喷出800加仑(约3吨水),要求航空发动机不会熄灭。发动机先在慢车喷水状态下运转3min,然后在最大起飞功率(推力)不喷水状态下运转2min以加热发动机,最后在最大起飞功率喷水状态下运转3min。
无论是军用还是民用发动机,在新机设计定型之前都必须做吞水试验。
二、冰雹测试
冰雹测试也叫吞冰测试,主要是为考核某型发动机对吞入一定形状、大小和数量冰片冰雹的能力,在地面试验台上模拟飞行环境对发动机进行专项考核试验。
在冰雹测试中,需要测试人员需要将经过严格标准制造的冰雹和冰块,通过专用仪器投掷入运行中的发动机中进行测试。
对超音速飞机发动机要进行单独的试验,试验时发动机应以超音速巡航速度吸入不同的3颗冰雹。这些冰雹应投 向发动机正面的关键区域,并且吸雹后不能造成不可接受的机械损坏、或不可接受的 功率或推力损失或要求发动机停车。
三、小鸡炮测试(鸟撞测试)
一只0.45公斤的鸟与时速800公里的飞机相撞,会产生153公斤的冲击力;一只7公斤的大鸟撞在时速960公里的飞机上,冲击力将达到144吨。
2009年,一架美国航班因鸟撞而迫降在哈德逊河上。这类因鸟撞在低空造 成交通事故还是很多的,每年,鸟撞飞机给美国航空公司造成12亿美元的损失。
飞机各个部位都有被飞鸟撞车的风险,但是发动机因运行时会吸入大量空气,其发生的机率要比其它部位大得多,而且事故的后果也更严重。
飞机发动机鸟撞测试时,当然不会用活鸟来进行,大部分是用正规渠道收集的鸟类的尸体通过小鸡炮(压缩空气炮),一只只的射进引擎。
目前所有的发动机要定型装备,都要过小鸡炮的检验,如果不能承受住相应标准的冲击,发动机甚至无法定型服役。
四、叶片丢失测试
航空发动机最极端的试验,莫过于“叶片甩出”试验。这种情况是模拟极端情况下,发动机叶片脱落时,对其他叶片的破坏影响。可以说,这才是发动机的终极测试。
一片叶片被甩出之后,在高达3000转每分钟的转速下,叶片会和榴霰弹一样横扫整个发动机的叶片。
测试时,工程师实际是在叶片的底部安装小型炸弹来使叶片炸飞脱落的,看起来的效果就好像整个发动机发生了爆炸一样。
当然,飞机发动机还有各种各样的破坏性测试,所以一款发动机在投入使用前,地面试验和飞行试验所用发动机台数少则50台、多则上百台,完全是一个非常烧钱的过程。
而只有自己通过反复的烧钱,才能得到各种试验数据,这些数据没有哪个国家和企业愿意分享的!