中国制造”不再是梦
,大飞机无可争辩地处在顶端 ,因此生产大飞机 ,是中国在经过几十年的准备和积累后 ,向现代化发起的一次真正冲锋。中国航空工业发展研究中心李广义研究员说 ,大型客机的零部件数量是以百万计数的 ,据说波音 7472400客机有 600万个零部件 ,而汽车的零部件数量只是以万计的。研制大飞机 ,需要解决的问题何止千百万。从材料上来说 ,飞机再也不是原来的铝合金等传统材料了 ,波音 787用的复合材料达到 50 %,空客 A350客机的复合材料预计达到 52 %。说白了 ,复合材料使飞机“塑料化”了。一旦我国大飞机需要这些复合材料 ,就有了强大的市场需求 ,就会有技术攻关。有了这些材料 ,我们可以很容易运用到汽车等其他领域。实际上 ,现在汽车行业许多技术就是从航空业转移过去的。再从制造业上来看 ,中国是个制造大国 ,大飞机飞行时间长 ,对机体“抗疲劳”的要求就非常高 ,对安全性、舒适性的要求也高 ,生产过程中需要激光焊接等先进技术 ,这对提高中国制造工艺水平 ,促进作用非常大。俄罗斯《观点报》也认为 ,这一计划的实施将有助于带动中国的科技发展 ,增强中国的国际竞争力。
李广义坦言 ,我国航空工业已经建立了 50多年 ,已经形成了比较完整的科学技术研究和产业体系 ,我军 90 %的航空武器装备 ,都是我国自己提供的 ,从整体上看 ,我国航空工业在世界范围内处于中等水平 ,从世界范围来看 ,美国是超级航空强国 ,其他的航空强国包括俄罗斯、英国、法国、德国。
(节选自《环球时报》 )
文章编号 :100026893 (2008) 0320513214
大涵道比涡扇发动机风扇/压气机特邀气动设计技术分析
陈懋章 ,刘宝杰 (北京航空航天大学能源与动力工程学院 ,北京 100083)
Fan/ Compressor Aero Design Technology for High Bypass Ratio Turbofan
Chen Maozhang , Liu Baojie
(School of Jet Propulsion , Beijing University of Aeronautics and Astronautics ,Beijing 100083 , China)
摘 要 :对用于大型客机的大涵道比涡扇发动机的风扇/压气机气动设计技术现状及其发展趋势进行了概述 ,分析了其技术难点 ,旨在说明中国发展高性能大涵道比涡扇发动机在风扇和压气机方面将面临的一些挑战 ,并分析亟待突破的一些关键技术。关键词 :大型客机 ;大涵道比 ;风扇 ;压气机 ;气动设计 ;噪声中图分类号 : V231. 3 文献标识码 :A Abstract : Fan/ compressor aero design technologies for the development of high bypass ratio turbofans are sum2 marized , and their challenges on our development of high performance turbofan are analyzed.
Some key tech2 nologies that need to be breakthrough are proposed. Key words : largecommercialairplane;highbypassratio;fan;compressor;aero design; noise
20世纪 30年代末 Frank Whittle和 Hans 目前现役大型客机的典型技术指标是 :
①飞行速度 :800～850 km/h ( Ma =01 75～
01 80 ,11 km高空)。过 60多年持续不断的发展和创新 ,航空发动机和②巡航耗油率 :01 55～01 60 kg/ (daN ·h)。飞机的性能日益提高 ,已对人类社会的各个方面③空中停车率 : ≤01 002～ 01 005次/ 1 000 产生了重大而深远的影响。航空涡轮发动机以其EF H。先进性和复杂性成为一个国家科技水平、军事实④寿命约为 5 ×104 h。力和综合国力的重要标志之一。进入 21世纪后 ,对这些方面提出了更高的要
在各种航空涡轮发动机中 ,军机主要追求高求 ,为此美国和欧盟制定了相应的技术发展目标 ,的推重比 ;而民机则有更多方面的要求 ,如经济如表 1所示 ,以满足人们的未来需求。性、安全可靠性和环保等。20世纪 50年代出现航空涡轮发动机经济性的提高主要是依靠提了装机使用的涡轮风扇发动机。由于其特有的技高发动机的总效率 ,降低发动机的研制、生产、使术优势 ,在现代的军用和民用航空发动机中已逐用和维护成本。发动机的单位耗油率与总效率成渐占据主流地位。目前中国已将大型民用客机正反比 : 式列为中长期发展规划中的重大专项 ,而世界干Ce =v0 /Hη0 (1)线客机的动力 100 %均采用涡轮风扇发动机 ,这式中 :v0为飞行速度 ;H为燃料热值 ,η0为总效种状态在未来相当长的时期内不会有根本性的变率 ,η0=ηt ×ηp。其中ηt为发动机的热效率 ,表示化。作为大型客机的动力装置 ,涡轮风扇发动机发动机作为热机将加入的热能转变为循环功的有的主要优势在于 :不仅能提供较快的飞行速度 ,而效程度或理想程度 ;ηp为推进效率 ,表示发动机且具有良好的经济性、安全性、可靠性和维修性 ,作为推进器的有效程度。也能满足国际民航组织提出的环保等方面的要求。
收稿日期 :2008203221 ;修订日期 :2008204207通讯作者 :刘宝杰 E2mail :liubj @buaa. edu. cn
514 航 空 学 报 第 29卷
表 1 欧盟和美国中长期发展目标[ 1] Table 1 Euro and USA mid2and long2term requirements for aero engines[ 1]基准 2007 —2010年 2020年目标 (欧洲航空技术研究顾问局 ) 美国 (先进技术发动机计划目标 ) 2010年 2025年
燃油消耗 / CO2
噪声 (相对于国际民航组织第 3阶段标准 )/ dB
燃油消耗率 (发动机 )
发动机推重比
氮氧化物释放量 (相对于国际民航组织 96标准 )
基准
减少 (14～18)
基准
316～41 5
减少 30 %
燃气涡轮发动机按 Brayton循环工作 ,在压缩、膨胀等过程均无损失的理想条件下 ,热效率随压缩比单调增加 ,而与涡轮前温度无关 ;对于有损失的实际循环 ,效率最高的压缩比随涡轮前温度升高而增加。所以从提高发动机热效率的目的出发 ,希望尽可能提高涡轮前温度和压缩比。目前大涵道比涡扇发动机的循环压比已经提高到 40左右 ,涡轮前温度已提高到 1 400～1 500℃的水
减少 (7 %～10 %) FB
中国航空网 www.aero.cn
航空翻译 www.aviation.cn
本文链接地址：航空学报08大飞机专刊(10)
