“刘总的确是问到了点子上,我们采用的是常规的涡扇构型,但确实有一些特殊设计。”
他先指向进气口部分:“风扇部分,三级,第一级风扇直径1.18米,有24片宽弦空心叶片。”
“第二级22片,第三级20片,三级风扇总增压比3.5,这个数据在国际同级别发动机中处于中等偏上水平。”
“压气机部分,九级高压压气机。”
“前三级是整体叶盘设计,这是减重和提高可靠性的关键,后六级采用传统的盘片分离结构,但用了全新的榫接形式。”
“涡轮部分,”张利的指向发动机后部,“这里就是刚才刘总觉得长度有玄机的地方。”
“我们采用了一级高压涡轮加一级低压涡轮的对转设计。”
“对转?”王明远忍不住插话,“你确定?”
“高压涡轮和低压涡轮旋转方向相反?”
“千真万确。”张利肯定地点头,他从助手手中接过一个精致的剖面模型,那是用有机玻璃制作的发动机简化模型,内部结构一目了然。
“大家请看,”他指着模型中的涡轮部分,“高压涡轮驱动高压压气机,顺时针旋转,低压涡轮驱动风扇和低压压气机,逆时针旋转。”
“两个转子通过中介轴承连接,但旋转方向相反。”
他放下模型,在黑板上快速画出简图:“这种设计有几个关键优势,第一可以抵消大部分陀螺力矩,减轻发动机机架的结构负荷,预计能减重12%左右。”
“第二对转带来的气动耦合效应,可以提高整个涡轮段的效率,我们估计能提升约3%-5%,第三,也是最重要的可以大幅缩短发动机长度。”
“常规布局需要增加级间导向叶片来整流,对转设计则不需要,这让我们在同等推力下,长度缩短了0.8米。”
张利在“0.8米”下面重重画了两道线:“对于战斗机来说,这0.8米意味着什么?”
“意味着机身可以设计得更紧凑,意味着更好的机动性,意味着更小的雷达反射截面积。”
试车间里响起一片低低的议论声。专家们交头接耳,有的点头,有的摇头,有的在笔记本上快速计算。
“对转涡轮的技术难度呢?”
周永康推了推眼镜,“轴承怎么解决?润滑系统怎么设计?”
“振动问题怎么控制?还有——热匹配,高压涡轮和低压涡轮工作温度不同,热膨胀系数差异导致的间隙变化,你们怎么控制?”
问题一个比一个尖锐,一个比一个专业。
“周教授问的都是核心难题。”张利坦诚地说,“首先轴承,我们采用了德国FAG公司的高温高速中介轴承,但进行了重新设计,在内圈增加了特殊的冷却油路。”
“润滑系统是干舱式设计,高压涡轮侧和低压涡轮侧完全独立,避免油液混合。”
他走到测试台旁边的控制柜,打开一个面板,里面是密密麻麻的传感器接线:
“振动控制方面,我们布设了32个振动监测点,实时监测转子动平衡状态。”
“最关键的是,我们开发了一套主动振动抑制算法,当监测到异常振动时,控制系统会微调燃油流量,改变工作点,避开共振频率。”
“至于热匹配问题,”张利从台子上拿起一个金属零件。
“这是我们的涡轮机匣,采用了双层结构,内层是耐高温的镍基合金,外层是钛合金。”
“两层之间设计有精密的气膜冷却通道,通过调节冷却空气流量,可以自动控制机匣的热膨胀量,将涡轮叶片叶尖间隙控制在0.3-0.5毫米的理想范围内。”
他顿了顿,补充道:“这套间隙自动控制系统,我们申请了六项国家专利。”
赵立民一直没说话,这时突然开口:“材料呢?高压涡轮叶片,用什么材料?工作温度多少?”
这个问题问到了最核心的地方。
涡轮前温度,是衡量发动机技术水平的最关键指标之一。
张利走到发动机尾部,这里温度最高,技术难度最大。
他示意助手拿来一个透明的展示盒,里面是一片精致的涡轮叶片,在灯光下泛着淡淡的金色光泽。
“涡轮叶片,我们采用了复合气冷空心涡轮叶片。”他说出了这个重量级的技术名词。
会议室里安静了一瞬,然后爆发出更大的议论声。
“空心叶片?你们真做出来了?”
“复合气冷?怎么个复合法?”
“材料呢?用什么材料能承受这个温度?”
张利抬手示意大家安静:“各位专家,别急,我一个个说。”
“首先是材料,我们用的是第二代定向凝固高温合金,牌号DD-403,这是中科院金属所专门为这个项目研制的。”
他打开展示盒,小心翼翼地取出那片叶片。
叶片大约十五厘米长,造型复杂优美,前缘尖锐,后缘圆滑,表面布满了细密的气膜孔。
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