WS-15全稱渦扇(shan)15“峨眉”渦扇(shan)發動機,是(shi)為(wei)我國第(di)五代(dai)戰(zhan)斗(dou)機而研(yan)制(zhi)的(de)小(xiao)涵道比推力矢量渦扇(shan)發動機,主要用(yong)于第(di)五代(dai)雙發隱身戰(zhan)斗(dou)機殲(jian)-20。由(you)606所、624所、614所、410廠(chang)、430廠(chang)和(he)113廠(chang)等單位專家組織研(yan)制(zhi),在2006年5月首次臺架運(yun)轉(zhuan)試車成功。
這(zhe)標志著(zhu)我(wo)(wo)國在自主研制航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)機的(de)道路上(shang)又實現了歷史性跨(kua)越,在研制我(wo)(wo)國第(di)四代戰(zhan)斗機的(de)征程(cheng)上(shang)邁出了堅(jian)實的(de)一步(bu)。2011年中航(hang)黎明完成了ws-15驗(yan)證機的(de)交(jiao)付。
從中國燃氣渦輪(lun)研究院(yuan)(624所)工作(zuo)會上獲(huo)悉,我國自行(xing)(xing)研制(zhi)的(de)推(tui)重比為(wei)9的(de)渦輪(lun)風(feng)扇(shan)航(hang)空發動(dong)機(ji)的(de)核(he)心(xin)(xin)機(ji)CJ2000于2005年4月14日首次(ci)點火成功(gong)后,推(tui)重比為(wei)9的(de)渦輪(lun)風(feng)扇(shan)航(hang)空發動(dong)機(ji)的(de)核(he)心(xin)(xin)機(ji)已于2005年7月上旬在臺(tai)架(jia)運轉試(shi)(shi)車時,各種性(xing)能完(wan)全(quan)達(da)到了設計(ji)(ji)指標,轉速推(tui)到地面最高轉速(換算(suan)轉速102.2%)-----“峨(e)眉”航(hang)空發動(dong)機(ji)的(de)技(ji)術(shu)驗證機(ji)在2006年5月首次(ci)臺(tai)架(jia)運轉試(shi)(shi)車成功(gong)。2009年6月“峨(e)眉”發動(dong)機(ji)的(de)原型(xing)機(ji)將完(wan)成FRET(飛行(xing)(xing)前(qian)鑒定試(shi)(shi)驗階(jie)段),2013年3月發動(dong)機(ji)完(wan)成設計(ji)(ji)定型(xing)試(shi)(shi)驗。
中(zhong)俄于1992年春(chun)天開(kai)始展開(kai)艱(jian)苦談判(pan),在經(jing)(jing)過3年的(de)(de)(de)拉鋸之(zhi)后(hou),因為俄羅斯(si)的(de)(de)(de)經(jing)(jing)濟狀況(kuang)(kuang)很(hen)差(cha),用于軍(jun)工科(ke)(ke)研(yan)的(de)(de)(de)經(jing)(jing)費很(hen)少(shao)很(hen)少(shao),又因為在92年明(ming)斯(si)克(ke)馬丘麗(li)莎會議雅(ya)克(ke)-141被終止后(hou),R-79發動(dong)機(ji)(ji)沒有(you)了使用對(dui)象,又沒有(you)其他的(de)(de)(de)戰斗(dou)機(ji)(ji)使用此發動(dong)機(ji)(ji),所以“聯盟”航(hang)空(kong)發動(dong)機(ji)(ji)科(ke)(ke)研(yan)生產(chan)聯合(he)體(ti)(原圖(tu)曼斯(si)基發動(dong)機(ji)(ji)設(she)(she)計(ji)局(ju))的(de)(de)(de)經(jing)(jing)濟狀況(kuang)(kuang)很(hen)差(cha),在這種狀況(kuang)(kuang)下,1995年6月,中(zhong)俄簽(qian)訂了轉讓R-79發動(dong)機(ji)(ji)生產(chan)許(xu)可證的(de)(de)(de)協定。1996年8月,俄羅斯(si)的(de)(de)(de)“聯盟”航(hang)空(kong)發動(dong)機(ji)(ji)科(ke)(ke)研(yan)生產(chan)聯合(he)體(ti)向中(zhong)國方面交付了R-79發動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)全(quan)套設(she)(she)計(ji)圖(tu)紙及技(ji)術資(zi)料,特別是引進了制造R-79發動(dong)機(ji)(ji)核心(xin)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)生產(chan)設(she)(she)備(bei)及生產(chan)制造工藝資(zi)料。遺(yi)憾(han)的(de)(de)(de)是用于雅(ya)克(ke)-141的(de)(de)(de)R-79B-300發動(dong)機(ji)(ji)矢量噴管技(ji)術卻(que)沒有(you)得到。
后來,1998年(nian)亞洲(zhou)金(jin)融(rong)危機(ji)時(shi)俄羅斯經濟也(ye)陷入多重危機(ji),中國此時(shi)不(bu)僅(jin)購(gou)買了用于雅克(ke)-141的(de)(de)(de)R-79B-300發動(dong)機(ji)矢量噴(pen)管技術,同時(shi)也(ye)取得了莫斯科聯盟航空發動(dong)機(ji)科技集團(tuan)研制的(de)(de)(de)推力為(wei)(wei)20噸的(de)(de)(de)R179-300發動(dong)機(ji)設計方案和R-79M的(de)(de)(de)設計圖紙和技術資(zi)料。R179-300發動(dong)機(ji)這臺發動(dong)機(ji)是(shi)為(wei)(wei)垂直起飛(fei)殲擊機(ji)雅克(ke)141研制的(de)(de)(de)R-79V-300發動(dong)機(ji)的(de)(de)(de)進一(yi)步發展(zhan)。
在這種背景(jing)下,1996年初,江和(he)甫協同劉大(da)(da)(da)(da)(da)響院士負(fu)責組(zu)織“九五”國防(fang)重大(da)(da)(da)(da)(da)背景(jing)(垂(chui)直起降(jiang)殲擊(ji)機(ji)的(de)(de)計劃)的(de)(de)預研(yan)項(xiang)目——某新型(xing)渦(wo)扇發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(以(yi)(yi)R-79發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)為基礎進(jin)行深度開發(fa)(fa))關(guan)鍵(jian)(jian)技(ji)術(shu)預研(yan)工(gong)作(zuo)。組(zu)織完成R-79發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)的(de)(de)核(he)心機(ji)的(de)(de)測(ce)繪仿制(zhi)工(gong)作(zuo);R-79發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)的(de)(de)高壓壓氣機(ji)、燃(ran)燒室、渦(wo)輪三(san)大(da)(da)(da)(da)(da)核(he)心部(bu)件(jian)(jian)等比例的(de)(de)測(ce)繪仿制(zhi)工(gong)作(zuo)。進(jin)行理論方(fang)(fang)法(fa)、計算(suan)方(fang)(fang)法(fa)和(he)試驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)的(de)(de)探索研(yan)究;以(yi)(yi)突破先進(jin)部(bu)件(jian)(jian)關(guan)鍵(jian)(jian)技(ji)術(shu)為主,重點圍繞三(san)大(da)(da)(da)(da)(da)高壓部(bu)件(jian)(jian)等比例全(quan)尺寸(cun)試驗(yan)件(jian)(jian)的(de)(de)工(gong)程設(she)計和(he)試制(zhi)及試驗(yan)以(yi)(yi)及其(qi)相關(guan)的(de)(de)強度、控制(zhi)等系統(tong)進(jin)行綜合應(ying)用研(yan)究,在三(san)大(da)(da)(da)(da)(da)核(he)心部(bu)件(jian)(jian)的(de)(de)測(ce)繪仿制(zhi)中,大(da)(da)(da)(da)(da)膽倡導采用了航(hang)空動(dong)(dong)力(li)許多前沿設(she)計技(ji)術(shu)成果和(he)大(da)(da)(da)(da)(da)量(liang)應(ying)用新材料、新工(gong)藝,從而突破了120余(yu)項(xiang)關(guan)鍵(jian)(jian)技(ji)術(shu)。
按照飛機任務(wu)要求,“峨眉”航空發(fa)動機在循環參數選擇上(shang)采(cai)用(yong)較(jiao)高的(de)(de)渦(wo)輪(lun)進口溫度、中等總增壓比(bi)(bi)和(he)比(bi)(bi)較(jiao)低(di)的(de)(de)涵(han)道比(bi)(bi)。采(cai)用(yong)的(de)(de)新技術主要有損傷容限和(he)高效率(lv)的(de)(de)寬弦葉(xie)片、三(san)維(wei)粘性葉(xie)輪(lun)機設計方法、整體(ti)葉(xie)盤結(jie)構的(de)(de)風(feng)扇(shan)和(he)壓氣(qi)機、單(dan)晶氣(qi)冷(leng)渦(wo)輪(lun)葉(xie)片、粉末冶金(jin)渦(wo)輪(lun)盤、刷(shua)式封嚴、樹脂基復(fu)(fu)合(he)材料(liao)外涵(han)機匣、整體(ti)加力燃(ran)燒室設計、陶瓷基復(fu)(fu)合(he)材料(liao)噴管調(diao)節片、三(san)元矢量噴管和(he)具(ju)有故(gu)障診斷和(he)狀(zhuang)態(tai)監控能(neng)力的(de)(de)雙余度全權數字電(dian)子控制(zhi)系統(tong)。發(fa)動機由10個單(dan)元體(ti)組(zu)成。
進氣口:
進氣(qi)口采用全鈦結(jie)構環(huan)形進氣(qi)機匣,帶18個可變(bian)彎度的(de)(de)進口導流葉片(pian),其前部(bu)為(wei)徑向(xiang)支板,后部(bu)為(wei)可調部(bu)分(fen),前緣則以來自(zi)高壓(ya)壓(ya)氣(qi)機的(de)(de)空氣(qi)防冰。
風扇:
風(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)采用3級軸流式寬弦(xian)實心(xin)鈦合金風(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)葉片,第(di)(di)1級風(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)葉片采用寬弦(xian)設(she)計,風(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)葉片可拆換,帶有中間凸臺。第(di)(di)2和第(di)(di)3級風(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)為用線(xian)性摩擦焊技術焊接成的整體葉盤(pan)結構。風(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)機匣是整環(huan)結構,風(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)轉(zhuan)子(zi)(zi)作成可拆卸(xie)的,即(ji)第(di)(di)2級盤(pan)前、后均帶鼓環(huan),分別與第(di)(di)1、3級盤(pan)連接。增壓(ya)比約為4.01。3級靜子(zi)(zi)和轉(zhuan)子(zi)(zi)均為三維流設(she)計。
高壓壓氣機:
高(gao)壓壓氣機(ji)采用(yong)6級(ji)(ji)(ji)軸流(liu)設(she)計,增壓比7.16。前(qian)3級(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)為(wei)(wei)(wei)整體(ti)葉(xie)盤(pan)(pan)(pan)結(jie)構(gou)(gou),是在鍛坯上用(yong)電化學加工出(chu)來的(de)。后(hou)3級(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)葉(xie)片(pian)通過燕尾形榫頭與盤(pan)(pan)(pan)連(lian)接。前(qian)3級(ji)(ji)(ji)定子(zi)(zi)葉(xie)片(pian)材料為(wei)(wei)(wei)鈦(tai)合(he)金(jin)。轉(zhuan)子(zi)(zi)為(wei)(wei)(wei)電子(zi)(zi)束(shu)(shu)焊和(he)(he)螺栓(shuan)連(lian)接的(de)混合(he)結(jie)構(gou)(gou),采用(yong)三維流(liu)技術設(she)計。定子(zi)(zi)部分進(jin)口導流(liu)葉(xie)片(pian)和(he)(he)第(di)(di)1、2級(ji)(ji)(ji)靜子(zi)(zi)葉(xie)片(pian)為(wei)(wei)(wei)可調,前(qian)3級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)用(yong)高(gao)溫(wen)鈦(tai)合(he)金(jin)制(zhi)成,第(di)(di)2級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)前(qian)、后(hou)均(jun)帶鼓(gu)環(huan),分別與第(di)(di)1、3級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)連(lian)接。第(di)(di)4~6級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)由鎳基高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)粉末(mo)冶金(jin)制(zhi)成,用(yong)電子(zi)(zi)束(shu)(shu)焊焊為(wei)(wei)(wei)一(yi)體(ti),用(yong)長螺栓(shuan)前(qian)與第(di)(di)3級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)連(lian)在一(yi)起(qi)。鈦(tai)合(he)金(jin)整體(ti)中介(jie)機(ji)匣和(he)(he)對開的(de)壓氣機(ji)機(ji)匣,設(she)有(you)孔探儀窺孔,用(yong)以觀察轉(zhuan)子(zi)(zi)和(he)(he)其(qi)他部件。
燃燒室:
燃(ran)燒室采用(yong)短環燃(ran)燒室,火焰筒采用(yong)激(ji)光打孔(kong)的多孔(kong)結(jie)構進(jin)行冷卻,火焰筒為(wei)(wei)整體雙(shuang)層(ceng)浮壁結(jie)構,外層(ceng)為(wei)(wei)整體環形(xing)殼體,采用(yong)雙(shuang)通路噴(pen)嘴,燃(ran)油經22個雙(shuang)錐噴(pen)嘴和22個小渦流杯噴(pen)出并霧(wu)化(hua),實現(xian)無煙燃(ran)燒,具有均勻的出口溫度場(chang)。
高壓渦輪:
高壓(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)采(cai)用單(dan)(dan)級(ji)軸流式(shi),采(cai)用國內(nei)第三(san)代(dai)單(dan)(dan)晶(jing)渦(wo)(wo)輪(lun)葉(xie)片(pian)材料(liao)、隔熱(re)涂層(ceng)和(he)先進冷卻結構。單(dan)(dan)級(ji)軸流式(shi),不帶冠,采(cai)用氣(qi)膜冷卻加沖擊冷卻方式(shi)。轉(zhuan)子葉(xie)片(pian)和(he)導向器(qi)葉(xie)片(pian)材料(liao)均為國內(nei)第三(san)代(dai)單(dan)(dan)晶(jing)材料(liao),葉(xie)身上(shang)有物理氣(qi)相沉積(ji)的隔熱(re)涂層(ceng)。機(ji)匣內(nei)襯扇形段通過冷卻空氣(qi)進行葉(xie)尖間隙控制。轉(zhuan)子葉(xie)片(pian)和(he)導向器(qi)可單(dan)(dan)獨更換(huan)。渦(wo)(wo)輪(lun)部件采(cai)用單(dan)(dan)元體(ti)結構設計,由渦(wo)(wo)輪(lun)轉(zhuan)子、導向器(qi)、渦(wo)(wo)輪(lun)機(ji)匣、渦(wo)(wo)輪(lun)后機(ji)匣和(he)軸承機(ji)匣等五(wu)個組件組成。
低壓渦輪:
低(di)壓渦輪采(cai)用單級軸(zhou)流式,與高壓轉(zhuan)(zhuan)子對(dui)轉(zhuan)(zhuan),空心氣(qi)冷轉(zhuan)(zhuan)子葉片,帶冠。轉(zhuan)(zhuan)子葉片均可單獨更(geng)(geng)換,導(dao)向(xiang)器葉片可分段更(geng)(geng)換。仍然采(cai)用了低(di)壓渦輪導(dao)向(xiang)器。低(di)壓渦輪輪盤中心開有大(da)孔(kong),以便安裝高壓轉(zhuan)(zhuan)子的后(hou)軸(zhou)承。
加力燃燒室:
加力(li)燃(ran)燒室采用(yong)整(zheng)體(ti)式,采用(yong)徑(jing)向火(huo)焰(yan)(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi),火(huo)焰(yan)(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)由1圈“V”形中心(xin)火(huo)焰(yan)(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)與36根徑(jing)向穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)組(zu)成。徑(jing)向穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)用(yong)風扇空(kong)氣(qi)冷(leng)卻,加力(li)筒(tong)體(ti)采用(yong)阻燃(ran)鈦合金以減輕重量,筒(tong)體(ti)內(nei)作有隔熱套筒(tong),兩者間的縫隙中流過外涵空(kong)氣(qi)對筒(tong)體(ti)進行(xing)(xing)冷(leng)卻,中心(xin)環形火(huo)焰(yan)(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)沿(yan)圓周做成12段(duan),可(ke)(ke)以自由膨脹,整(zheng)套火(huo)焰(yan)(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)可(ke)(ke)以在發(fa)動機(ji)(ji)裝在飛(fei)機(ji)(ji)上的條件(jian)下進行(xing)(xing)更(geng)換。
尾噴管:
尾(wei)(wei)噴(pen)管采用全程可調(diao)收斂(lian)、擴張三元矢量(liang)噴(pen)管—在(zai)俯(fu)仰(yang)(yang)方向(xiang)可作±10°偏轉。從+10°到-10°的(de)行程中只(zhi)需1.5秒鐘。用于調(diao)整(zheng)飛機俯(fu)仰(yang)(yang)飛行姿(zi)態。裝有先進的(de)陶(tao)瓷基復(fu)合(he)材料的(de)尾(wei)(wei)噴(pen)管調(diao)節片。
控制系統:
控(kong)制系(xi)統采(cai)用(yong)推力和矢(shi)量由雙余度(du)全權限數字電子(zi)控(kong)制系(xi)統控(kong)制(FADEC),按風扇轉速和核(he)心機壓比調節發動機工作,有故障隔離功能。