WS-15全稱渦扇(shan)15“峨眉”渦扇(shan)發動(dong)(dong)機,是為我國第(di)五代戰斗機而(er)研制的小涵道比推力矢量渦扇(shan)發動(dong)(dong)機,主要用于(yu)第(di)五代雙發隱身戰斗機殲-20。由606所、624所、614所、410廠、430廠和(he)113廠等(deng)單位專家組織研制,在2006年5月(yue)首次臺架運轉試車成功。
這標志著我國(guo)在(zai)自主研制航空發動機的(de)(de)道路(lu)上(shang)又實(shi)現了(le)歷史性跨越,在(zai)研制我國(guo)第四代戰斗機的(de)(de)征程(cheng)上(shang)邁出了(le)堅(jian)實(shi)的(de)(de)一步。2011年中航黎明完成了(le)ws-15驗(yan)證機的(de)(de)交付。
從(cong)中國燃氣渦輪(lun)研究(jiu)院(624所)工作會上獲悉,我國自行(xing)研制的(de)(de)推重(zhong)比為(wei)9的(de)(de)渦輪(lun)風扇航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)(de)核(he)心(xin)機(ji)CJ2000于2005年4月(yue)(yue)14日首(shou)次(ci)點火成(cheng)功后(hou),推重(zhong)比為(wei)9的(de)(de)渦輪(lun)風扇航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)(de)核(he)心(xin)機(ji)已于2005年7月(yue)(yue)上旬在臺架運(yun)轉試車時,各(ge)種性能(neng)完全達到(dao)(dao)了設計(ji)指標,轉速推到(dao)(dao)地面(mian)最高轉速(換算轉速102.2%)-----“峨眉(mei)”航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)(de)技術驗(yan)證機(ji)在2006年5月(yue)(yue)首(shou)次(ci)臺架運(yun)轉試車成(cheng)功。2009年6月(yue)(yue)“峨眉(mei)”發(fa)動(dong)機(ji)的(de)(de)原(yuan)型機(ji)將完成(cheng)FRET(飛行(xing)前鑒定試驗(yan)階段),2013年3月(yue)(yue)發(fa)動(dong)機(ji)完成(cheng)設計(ji)定型試驗(yan)。
中俄于(yu)1992年(nian)春天開始展開艱苦(ku)談(tan)判,在(zai)經過3年(nian)的(de)(de)(de)(de)(de)拉鋸之(zhi)后,因為俄羅(luo)斯(si)的(de)(de)(de)(de)(de)經濟狀況很差,用于(yu)軍工科研(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)經費很少很少,又(you)因為在(zai)92年(nian)明斯(si)克(ke)馬丘(qiu)麗(li)莎(sha)會議雅(ya)克(ke)-141被終(zhong)止后,R-79發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)沒(mei)有(you)了(le)使用對象,又(you)沒(mei)有(you)其他的(de)(de)(de)(de)(de)戰斗機(ji)(ji)使用此發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji),所以“聯(lian)盟”航(hang)空發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)科研(yan)生產(chan)(chan)聯(lian)合體(ti)(原圖曼(man)斯(si)基發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)設計局)的(de)(de)(de)(de)(de)經濟狀況很差,在(zai)這種狀況下,1995年(nian)6月,中俄簽(qian)訂了(le)轉讓R-79發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)生產(chan)(chan)許可證(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)協定。1996年(nian)8月,俄羅(luo)斯(si)的(de)(de)(de)(de)(de)“聯(lian)盟”航(hang)空發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)科研(yan)生產(chan)(chan)聯(lian)合體(ti)向中國(guo)方面交付了(le)R-79發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)套(tao)設計圖紙及技(ji)術資料(liao),特(te)別(bie)是引進了(le)制造(zao)R-79發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)核心機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)設備及生產(chan)(chan)制造(zao)工藝(yi)資料(liao)。遺憾的(de)(de)(de)(de)(de)是用于(yu)雅(ya)克(ke)-141的(de)(de)(de)(de)(de)R-79B-300發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)矢量噴(pen)管技(ji)術卻沒(mei)有(you)得到(dao)。
后來(lai),1998年亞洲金融危機(ji)(ji)(ji)(ji)時(shi)俄羅(luo)斯(si)經濟也陷入多重(zhong)危機(ji)(ji)(ji)(ji),中(zhong)國(guo)此時(shi)不(bu)僅購買了用于雅(ya)克-141的R-79B-300發(fa)(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)矢量噴(pen)管技(ji)術(shu),同時(shi)也取得了莫斯(si)科(ke)聯盟航(hang)空發(fa)(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)科(ke)技(ji)集(ji)團研制的推力為20噸(dun)的R179-300發(fa)(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)設計方(fang)案和R-79M的設計圖紙(zhi)和技(ji)術(shu)資料。R179-300發(fa)(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)這臺發(fa)(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)是為垂直起(qi)飛殲擊機(ji)(ji)(ji)(ji)雅(ya)克141研制的R-79V-300發(fa)(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)的進一步發(fa)(fa)(fa)展(zhan)。
在這種背景下,1996年初,江和甫協同劉大(da)響院士負責組(zu)織“九五(wu)”國防(fang)重大(da)背景(垂(chui)直起降殲擊(ji)機(ji)(ji)(ji)的(de)計(ji)(ji)劃(hua))的(de)預研(yan)項(xiang)目——某新(xin)型渦(wo)扇發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)(以R-79發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)為(wei)基礎(chu)進(jin)行(xing)深度開發(fa)(fa))關(guan)鍵技(ji)術預研(yan)工(gong)作。組(zu)織完成R-79發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)的(de)核(he)心機(ji)(ji)(ji)的(de)測(ce)繪仿制(zhi)工(gong)作;R-79發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)的(de)高壓(ya)壓(ya)氣機(ji)(ji)(ji)、燃燒室、渦(wo)輪三(san)(san)大(da)核(he)心部件(jian)等比例的(de)測(ce)繪仿制(zhi)工(gong)作。進(jin)行(xing)理論方法(fa)、計(ji)(ji)算(suan)方法(fa)和試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方法(fa)的(de)探索研(yan)究;以突破先(xian)進(jin)部件(jian)關(guan)鍵技(ji)術為(wei)主(zhu),重點(dian)圍繞三(san)(san)大(da)高壓(ya)部件(jian)等比例全尺(chi)寸試(shi)(shi)(shi)驗(yan)件(jian)的(de)工(gong)程設計(ji)(ji)和試(shi)(shi)(shi)制(zhi)及試(shi)(shi)(shi)驗(yan)以及其相(xiang)關(guan)的(de)強度、控制(zhi)等系(xi)統進(jin)行(xing)綜合(he)應(ying)用(yong)研(yan)究,在三(san)(san)大(da)核(he)心部件(jian)的(de)測(ce)繪仿制(zhi)中,大(da)膽(dan)倡導采(cai)用(yong)了航空動(dong)(dong)力許多前沿設計(ji)(ji)技(ji)術成果(guo)和大(da)量(liang)應(ying)用(yong)新(xin)材料、新(xin)工(gong)藝,從而(er)突破了120余項(xiang)關(guan)鍵技(ji)術。
按照飛機(ji)任(ren)務要求,“峨眉”航空發動機(ji)在循環(huan)參數選擇上采用較高(gao)的(de)渦輪(lun)進口溫度、中等總(zong)增壓(ya)比(bi)和(he)比(bi)較低的(de)涵道(dao)比(bi)。采用的(de)新技(ji)術主(zhu)要有(you)損傷容限和(he)高(gao)效率的(de)寬弦葉片(pian)(pian)、三維粘性葉輪(lun)機(ji)設計(ji)方法、整(zheng)體(ti)葉盤結(jie)構的(de)風扇和(he)壓(ya)氣機(ji)、單晶氣冷渦輪(lun)葉片(pian)(pian)、粉末冶金(jin)渦輪(lun)盤、刷(shua)式封嚴(yan)、樹脂(zhi)基復合材(cai)料外涵機(ji)匣、整(zheng)體(ti)加力燃燒室設計(ji)、陶瓷基復合材(cai)料噴管調節片(pian)(pian)、三元矢量噴管和(he)具有(you)故障診斷和(he)狀(zhuang)態監控(kong)能(neng)力的(de)雙余度全權數字電子控(kong)制系(xi)統(tong)。發動機(ji)由10個單元體(ti)組成(cheng)。
進氣口:
進氣(qi)(qi)口(kou)采用全鈦結構環形進氣(qi)(qi)機匣,帶18個可變彎度(du)的進口(kou)導(dao)流(liu)葉片,其前(qian)部為徑向(xiang)支板,后部為可調部分,前(qian)緣則以來自高壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)機的空氣(qi)(qi)防冰。
風扇:
風(feng)扇(shan)(shan)采用(yong)3級軸流(liu)式(shi)寬(kuan)弦實心鈦合金(jin)風(feng)扇(shan)(shan)葉(xie)(xie)(xie)片(pian),第(di)1級風(feng)扇(shan)(shan)葉(xie)(xie)(xie)片(pian)采用(yong)寬(kuan)弦設(she)計,風(feng)扇(shan)(shan)葉(xie)(xie)(xie)片(pian)可拆換,帶有(you)中間凸臺。第(di)2和第(di)3級風(feng)扇(shan)(shan)為用(yong)線性摩擦焊(han)技術焊(han)接成的整體葉(xie)(xie)(xie)盤結構。風(feng)扇(shan)(shan)機(ji)匣是整環結構,風(feng)扇(shan)(shan)轉子作成可拆卸的,即第(di)2級盤前、后均(jun)帶鼓環,分別與(yu)第(di)1、3級盤連接。增壓比約為4.01。3級靜子和轉子均(jun)為三維流(liu)設(she)計。
高壓壓氣機:
高(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機(ji)(ji)采(cai)用(yong)(yong)(yong)6級(ji)(ji)(ji)軸(zhou)流設(she)計(ji),增(zeng)壓(ya)比7.16。前3級(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)為(wei)整體(ti)(ti)葉(xie)(xie)盤(pan)(pan)(pan)結構,是在鍛坯上用(yong)(yong)(yong)電(dian)化學加工出(chu)來(lai)的(de)。后3級(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)葉(xie)(xie)片通過燕尾(wei)形榫頭與(yu)盤(pan)(pan)(pan)連(lian)接(jie)。前3級(ji)(ji)(ji)定(ding)子(zi)(zi)(zi)葉(xie)(xie)片材料為(wei)鈦(tai)合金。轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)為(wei)電(dian)子(zi)(zi)(zi)束焊和(he)(he)螺(luo)栓(shuan)連(lian)接(jie)的(de)混合結構,采(cai)用(yong)(yong)(yong)三維流技術設(she)計(ji)。定(ding)子(zi)(zi)(zi)部(bu)(bu)分(fen)進口導流葉(xie)(xie)片和(he)(he)第1、2級(ji)(ji)(ji)靜子(zi)(zi)(zi)葉(xie)(xie)片為(wei)可調,前3級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)用(yong)(yong)(yong)高(gao)溫(wen)(wen)鈦(tai)合金制成,第2級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)前、后均帶(dai)鼓環,分(fen)別與(yu)第1、3級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)連(lian)接(jie)。第4~6級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)由鎳(nie)基(ji)高(gao)溫(wen)(wen)合金粉(fen)末冶金制成,用(yong)(yong)(yong)電(dian)子(zi)(zi)(zi)束焊焊為(wei)一(yi)(yi)體(ti)(ti),用(yong)(yong)(yong)長(chang)螺(luo)栓(shuan)前與(yu)第3級(ji)(ji)(ji)盤(pan)(pan)(pan)連(lian)在一(yi)(yi)起。鈦(tai)合金整體(ti)(ti)中介機(ji)(ji)匣(xia)和(he)(he)對開(kai)的(de)壓(ya)氣(qi)機(ji)(ji)機(ji)(ji)匣(xia),設(she)有孔探儀(yi)窺孔,用(yong)(yong)(yong)以觀察轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)和(he)(he)其他部(bu)(bu)件(jian)。
燃燒室:
燃(ran)(ran)燒(shao)室(shi)采(cai)用(yong)短環(huan)燃(ran)(ran)燒(shao)室(shi),火焰筒采(cai)用(yong)激光(guang)打孔的(de)(de)多孔結(jie)構進行冷(leng)卻,火焰筒為整體(ti)雙層(ceng)浮壁結(jie)構,外(wai)層(ceng)為整體(ti)環(huan)形殼體(ti),采(cai)用(yong)雙通路噴嘴,燃(ran)(ran)油經22個雙錐(zhui)噴嘴和22個小渦流杯噴出(chu)并霧化,實現無煙(yan)燃(ran)(ran)燒(shao),具有均勻的(de)(de)出(chu)口溫度場。
高壓渦輪:
高壓渦(wo)輪采(cai)(cai)(cai)用(yong)單(dan)(dan)級軸(zhou)流式(shi),采(cai)(cai)(cai)用(yong)國(guo)(guo)內(nei)第三代(dai)單(dan)(dan)晶渦(wo)輪葉片(pian)材(cai)料、隔熱涂(tu)層和(he)先(xian)進(jin)(jin)冷卻(que)結構(gou)。單(dan)(dan)級軸(zhou)流式(shi),不帶冠,采(cai)(cai)(cai)用(yong)氣(qi)(qi)膜冷卻(que)加沖擊冷卻(que)方式(shi)。轉子葉片(pian)和(he)導(dao)(dao)向(xiang)器葉片(pian)材(cai)料均為國(guo)(guo)內(nei)第三代(dai)單(dan)(dan)晶材(cai)料,葉身上有物理(li)氣(qi)(qi)相沉積的隔熱涂(tu)層。機(ji)匣(xia)內(nei)襯扇(shan)形段通過冷卻(que)空氣(qi)(qi)進(jin)(jin)行(xing)葉尖間隙(xi)控制(zhi)。轉子葉片(pian)和(he)導(dao)(dao)向(xiang)器可單(dan)(dan)獨更換。渦(wo)輪部件采(cai)(cai)(cai)用(yong)單(dan)(dan)元體結構(gou)設計,由渦(wo)輪轉子、導(dao)(dao)向(xiang)器、渦(wo)輪機(ji)匣(xia)、渦(wo)輪后機(ji)匣(xia)和(he)軸(zhou)承(cheng)機(ji)匣(xia)等五個組(zu)件組(zu)成。
低壓渦輪:
低壓(ya)渦輪(lun)采(cai)用(yong)單級軸流式,與高(gao)壓(ya)轉(zhuan)子對轉(zhuan),空心氣冷(leng)轉(zhuan)子葉(xie)片(pian),帶冠(guan)。轉(zhuan)子葉(xie)片(pian)均可(ke)單獨更(geng)換(huan),導(dao)向器葉(xie)片(pian)可(ke)分段更(geng)換(huan)。仍然采(cai)用(yong)了低壓(ya)渦輪(lun)導(dao)向器。低壓(ya)渦輪(lun)輪(lun)盤(pan)中心開有大孔(kong),以便安裝高(gao)壓(ya)轉(zhuan)子的后軸承。
加力燃燒室:
加力(li)燃燒室采用(yong)整體式,采用(yong)徑(jing)向(xiang)火(huo)(huo)焰穩定(ding)(ding)器(qi)(qi),火(huo)(huo)焰穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)由(you)(you)1圈“V”形(xing)中心火(huo)(huo)焰穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)與36根徑(jing)向(xiang)穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)組成。徑(jing)向(xiang)穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)用(yong)風扇空氣(qi)冷卻,加力(li)筒體采用(yong)阻燃鈦合金以(yi)減輕重量,筒體內作有(you)隔(ge)熱(re)套筒,兩者間的(de)縫隙中流過外涵空氣(qi)對筒體進行(xing)(xing)冷卻,中心環形(xing)火(huo)(huo)焰穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)沿圓(yuan)周(zhou)做成12段(duan),可以(yi)自(zi)由(you)(you)膨(peng)脹,整套火(huo)(huo)焰穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)可以(yi)在(zai)發(fa)動機(ji)裝在(zai)飛(fei)機(ji)上(shang)的(de)條(tiao)件(jian)下進行(xing)(xing)更換。
尾噴管:
尾噴管(guan)采用(yong)全程可(ke)(ke)調(diao)收斂、擴張三元矢量噴管(guan)—在俯(fu)仰方向可(ke)(ke)作(zuo)±10°偏轉。從+10°到-10°的(de)行程中只需1.5秒(miao)鐘。用(yong)于調(diao)整飛(fei)機俯(fu)仰飛(fei)行姿態(tai)。裝有先(xian)進的(de)陶瓷基復(fu)合(he)材(cai)料的(de)尾噴管(guan)調(diao)節(jie)片。
控制系統:
控制(zhi)系統(tong)采用推力和(he)矢量由雙余度全權(quan)限數字電子(zi)控制(zhi)系統(tong)控制(zhi)(FADEC),按風(feng)扇轉速和(he)核心機壓(ya)比調節發(fa)動機工作,有(you)故障隔離功能。