解读丨研制战斗机“心脏”需要克服哪些技术挑战？

本篇文章对于解读丨研制战斗机“心脏”需要克服哪些技术挑战？和丰田皇冠的压缩机位置的题进行详细解，希望能对大家有所帮助。

摘下“皇冠上的明珠”有多难？

沉高祯张志涵杨洁玉

去年第十三届中国航天博览会上，歼20装备了国产发动机，完成了倾斜、垂直上升等飞行控制。搭载“中国心”的歼20展现出不俗表现，成为航展上一颗耀眼的明星。

众所周知，航空发动机是战斗机的“心脏”，其制造技术被誉为“皇冠上的明珠”。战斗机的飞行功率主要取决于飞机发动机的能量输出。可以说，飞机发动机的性能直接决定战斗机的作战性能，研发制造水平决定国家航空工业的发展水平。

目前，全只有美国、俄罗斯、英国、法国等少数国家能够独立研制喷气发动机。据统计，近50年来，美国在航天发动机领域的投入超过1000亿美元，F-100系列飞机发动机的研制耗时20多年，存在明显的技术难度。那么航空发动机经历了怎样的发展历史呢？现代航空发动机开发必须克服哪些技术挑战？本文对它们一一进行解释。

2018年11月6日，搭载矢量喷管的歼10B推力矢量验证机在第十二届中国航天博览会上亮相，并通过展示“眼镜蛇”、“落叶”等超级机动动作宣告中国发射。国产发动机技术取得重要突破，进入实用化阶段。档案照片

发动机的世代决定战斗机的世代。

1903年，“飞行员一号”飞机成功首飞，揭开了人类航空史的新篇章。莱特兄弟的成就很快出现在世界各大媒体和报纸上。

莱特兄弟瞬间名声大噪，却很少有人关注这次人类首次飞行的“幕后英雄”————查理泰勒。正是这位无名工程师，对汽车发动机的活塞缸进行了强化和改造，将其与螺旋桨连接起来，为“飞行员一号”打造出了人类历史上第一台航空发动机。

随后几十年，全航空业蓬勃发展，活塞发动机黯然失色，演变为多缸星列式发动机。活塞发动机与螺旋桨的强大组合迅速成为大型轰炸机和运输机的“心脏”。

在两次世界大战的影响下，活塞发动机迅速发展，性能指标不断上升，单台发动机功率从895千瓦提高到2500千瓦。

然而，当活塞发动机的输出达到一定水平后，就遇到了瓶颈，以“野马”战斗机为代表的——螺旋桨战斗机发动机相继遭遇超重和音障题。一段时间以来，科研人员陷入困境，踏上了艰难的探索之旅。

巧合的是。德国科学家冯奥海因一次偶然的机会找到了他的创新灵感。活塞式飞机在飞行过程中的振动让奥海恩非常不舒服，并让他思考“是否有可能发明一种无需往复运动就能维持燃烧和喷射流的发动机？”他对喷气机产生了兴趣，对推进原理和可行性进行了深入研究，并绘制了第一张喷气发动机蓝图。

在获得哥廷根大学空气动力学博士学位后，奥海恩迅速将自己的想法付诸实践，推出了第一台涡轮喷气发动机，结合了离心压缩机和蒸汽涡轮机。1937年9月的一天，当奥海恩按下发动机试验台上的启动按钮时，发动机瞬间吸入大量气体，经压缩燃烧后，喷出爆炸性空气……发动机初步试验成功宣布。仅仅两年时间，搭载涡轮喷气发动机的He-178喷气式战斗机就成功起飞。

二战后，涡轮喷气发动机成为航空业的“新宠”。1940年代末，第一批配备涡轮喷气发动机的F-86和MiG-15战斗机能够以超过900公里每小时的速度飞行。几年后，美军一架配备加力燃烧室的F-100战斗机突破了音速，达到了13马赫的速度。

当时，涡轮喷气发动机在超音速飞行中显示出独特的优势。然而，科学研究人员很快发现了涡轮喷气发动机的致命缺陷。大量高温气体直接喷出，浪费气体热能，增加油耗，缩短行驶距离。

如何提高发动机能效？1959年，英国劳斯莱斯公司巧妙地利用“风扇”解决了其VC-10客机的一个题——在发动机头部安装了一个“风扇”，并将其与发动机后部的涡轮相连。高温气体带动涡轮和“风扇”一起旋转，将气体的热能转化为拉动发动机前进的力量，从而诞生了涡扇发动机。

但“风扇”增大了风吹来方向的面积，速度越高，阻力就越大，这对于高速飞行的战机极为不利。因此，涡扇发动机最初只能用在大型货机上。

20世纪60年代，英国开发了一种配备小型“风扇”的航空发动机，安装在“幻影”战斗机上可以实现与当代涡轮喷气发动机相似的推重比，油耗更低，续航时间更长。范围。提供距离。一段时间以来，涡扇发动机一直是现代航空发动机的支柱。时至今日，涡扇发动机仍然是许多国家战斗机的首选。

航空界有句名言“发动机的一代决定战斗机的一代。”在60年的发展过程中，涡扇发动机伴随着三代战斗机的成长和跨越。事实上，这是一个复杂而漫长的过程。以俄罗斯AL-31F加力涡扇发动机为例，研制过程历时12年，试验机多达51台，总运行时间达22900小时。研制航空发动机并不是一件容易的事，可见在装上战斗机之前需要反复的测试和论证。

NK-32飞机发动机。档案照片

开发引擎时需要解决很多题。

研制新型飞机发动机需要多少年？

以第四代航空发动机的研发为例，从最初设计到进入工程制造和研制阶段，美国用了9年时间，欧洲4国加起来也用了10年时间。毫不夸张地说，现代航空发动机的研发需要举全国之力。这也是为什么世界上能够独立研制航空发动机的国家屈指可数。

20世纪60年代以来，世界各国总结出称为“技术验证机械工程验证机-原型机”的原型迭代模型，作为航空发动机研发流程的核心。通过反复验证，样机的可靠性和耐用性不断提高，直至达到最终标准。尽管这个过程看起来很简单，但开发发动机原型仍然需要解决四个关键题。

一是提高提升幅度。如果将飞机发动机比作喷气气，内部压力越大，气飞得越快。为了实现更高的压力比并产生更大的推力，飞机发动机中的空气通常必须用多级压缩机叶片进行压缩。那么提高风扇叶片的增压效率就显得尤为重要。

如何设计可靠的风扇叶片？20世纪80年代，英国Denton教授开发了三维叶轮机数值模拟程序。我们可以将空间细分为多个独立的单元，并通过计算机模拟计算每个节点的流体参数。这些模拟数据可以有效缩短发动机测试时间，而国外公司采用模拟方法后，第四代航空发动机的研制时间比上一代缩短了五年。

二是加强耐高温能力。军用涡扇发动机涡轮前的温度越高，越有利于增加发动机推力。当发动机燃烧室温度超过2000时，涡轮内产生的温度达到1500，在这样的高温环境下，一般金属完全熔化，因此加强耐热性至关重要。它是发动机的内部部件之一。

由于金属不能承受极高的温度，研究人员找到了其他方法来开发陶瓷材料。例如，美国普惠公司开发的陶瓷基复合材料可以承受1500的高温，但重量仅为镍基高温合金的1/3，因此使用时具有良好的抗疲劳性能不断.可在1200C以上的高温下工作。

三是解决承载力题。发动机叶片的旋转速度为每分钟1500016000转，旋转叶片的离心力相当于叶片重量的10000倍。飞机发动机的一个叶片榫可承受的离心力约为15吨。因此，解决榫头承载力连接题非常重要。

为此，英国罗尔斯罗伊斯公司却反其道而行之，其新开发的EJ200涡扇发动机放弃了直联结构，采用了整体叶盘结构设计，以降低因应力集中而损坏的风险，并简化压气机转子。由于其结构，发动机重量减轻30%以上，高速时的支撑题轻松解决。

四是发现隐藏题。该发动机不仅经过设计，而且经过测试。新研制的航空发动机必须经过叶片起飞试验、耐久性试验、鸟吞试验等30余项试验，并必须在试验台、高空模拟试验台、试验台上运行数万小时。这是一台发动机所有侧面都完全暴露在外的机器。

为了提高测试效率，国外航天发动机公司开发了智能测试。21世纪初，美国阿诺德工程开发中心的高空完成了现代化和集成升级，增加了多种故障模拟，以全面测试功能和快速诊断和排除故障的能力。通过试件的性能、安全性和可靠性评价，加快了航空发动机的研制进程。

人与机器之间的协作使设计师的梦想成真。

无论一款新型航天发动机的研发技术有多先进、设计图纸有多完整、试验是否成功、能否量产，最终都取决于发动机制造商的制造技术能力。

冷战时期，美苏进行军备竞赛，仅就发动机产能而言，通用电气（GE）通过在全建设多条生产线，能够组装多达1000多台发动机。国家。苏联的9家工厂满负荷运转，一年内能够生产1000台发动机，一共生产了4000多台发动机。

进入21世纪，随着信息技术与工业生产的紧密结合，航空发动机生产进入智能制造阶段，呈现出“数字化、网络化、智能化”的新特征。人机协作模式下的航空发动机制造大致分为三个阶段

第一步是精密制造。航空发动机内部结构复杂，各零件的加工精度和表面质量标准非常高。为了完全按照图纸要求制造零件，工程师综合运用多种先进技术，包括精密坯料制造、抗疲劳制造、特种加工等，将加工误差降低到微米级。此外，最近推出的3D打印技术已被引入到飞机发动机制造过程中，有效克服了零件生产复杂、切割困难等题。

第二步是智能组装。飞机发动机各部件的装配必须精确，安装错误可能会造成无法挽回的事故。在自动化生产线上，工程师控制机械臂依次安装压气机叶片、燃烧室、油管、涡轮、涡轮轴、发动机箱和加力燃烧器。同时，工程师还可以利用增强现实技术在操作屏幕上观察每个组件的准确位置，以确保安装正确。

第三步是工厂检查。为确保出厂的每一台发动机都是合格产品，工厂对每台发动机进行详细的检验。现在，法国赛峰集团已采用自动化系统和质量控制人员来协调检查操作，机器人在预定检查点从不同角度拍摄安装情况的照片，并将这些图像与发动机的数字模型进行实时比较。该机器人每小时可检测460个点，每天完成6台发动机的检测任务，显着提高检测效率。

当您离开工厂时，它并没有结束。与飞机一起上天的新型飞机发动机也必须经过现场测试，并不断优化产品设计，解决使用过程中出现的题。从这个意义上来说，航天发动机的出厂“合格证”始终是临时的，只有时间和战场才是最严格有效的“检验员”。

12代皇冠压缩机改装成变频阀，工作了一段时间，然后就不工作了？哦，你提到的题是，12代皇冠压缩机工作了一段时间，但更换变频阀后就停止工作了？我可以告诉你，变频阀坏的可能有以下几种情况。原因描述更换变频阀后，压缩机工作一段时间后就停止工作，可能是变频阀本身的题。变频阀是对控制压缩机的运行速度和效率起着重要作用的阀门，它在使用过程中可能会损坏或出现故障，导致压缩机出现故障。除了变频阀故障外，其他部件也可能存在题，例如电路故障、电源题等，需要更详细的检查和故障排除步骤。我们建议您联系专业技术人员或售后服务代表进行进一步诊断和维修。

如何正确使用丰田汽车AC钥匙？车内的AC按钮是空调压缩和制冷按钮，而在夏季汽车中，正确的使用方法是只有在需要空调时才打开AC按钮。AC是空调，打开AC按钮后，空调压缩机通过各种转动方式达到制冷目的，所以AC按钮只具有制冷功能。大热天打开空调时，一定要打开AC按钮。否则，汽车的空调将无法工作。

空调压缩机启动时，由于发动机向压缩机提供动力，汽车发动机的负荷增大，汽车的出力减少，油耗增加。