k438高溫合金

　　近年來，國產(chǎn)新型戰(zhàn)機(jī)不斷開始使用“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)，這在一定程度上緩解了國產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)對外依賴。但不可否認(rèn)，當(dāng)前俄制發(fā)動(dòng)機(jī)在解放軍戰(zhàn)機(jī)的地位仍舉足輕重。

　　這種情況下，能否把這些發(fā)動(dòng)機(jī)玩轉(zhuǎn)對于我國的自主國防顯得至關(guān)重要。對于這個(gè)問題，官方其實(shí)早已給出答案，我國已成功將俄制發(fā)動(dòng)機(jī)從900小時(shí)延壽至1500小時(shí)。這事或許很多人都知道，北國防務(wù)（微信ID：sinorusdef）今天就來說說這背后的意義。

　　△依然使用國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的殲-10B

　　大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是現(xiàn)代先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的心臟。一般來說，1架第三代戰(zhàn)斗機(jī)的全壽命期可達(dá)數(shù)千飛行小時(shí)，而1臺(tái)大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的總壽命，如AL-31F，俄方給出的指標(biāo)是900小時(shí)。按照這一指標(biāo)，采用單發(fā)設(shè)計(jì)的國產(chǎn)殲-10戰(zhàn)斗機(jī)，在其全壽命期內(nèi)要換裝至少3臺(tái)以上的AL-31FN大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　而對于采用雙發(fā)設(shè)計(jì)的蘇-27SK、蘇-30MKK/MK2以及殲-15等重型戰(zhàn)斗機(jī)來說，這一數(shù)字還要再翻一倍。因此，能否實(shí)現(xiàn)對俄制原裝AL-31F系列大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行延壽，不僅關(guān)系到一大批空海軍現(xiàn)役戰(zhàn)機(jī)能否時(shí)刻保持戰(zhàn)斗力，同時(shí)也能夠節(jié)省一大筆將發(fā)動(dòng)機(jī)返回俄羅斯國內(nèi)進(jìn)行大修的資金。

　　△珠海航展上的AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)

　　據(jù)報(bào)道，中國空軍5719廠自主創(chuàng)新了鑄造高溫合金粉末冶金、鑄造合金零件表面微損傷無變形、壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片自動(dòng)微弧等離子焊接等21項(xiàng)具有國際先進(jìn)水平的第三代大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件再制造技術(shù)，將AL-31F系列發(fā)動(dòng)機(jī)的總壽命從900小時(shí)延長到1500小時(shí)?？梢哉f，這一消息所蘊(yùn)含的重要意義不亞于國產(chǎn)WS-10“太行”渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功。

　　我們通常所說的軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)壽命主要有兩個(gè)，一是總壽命，二是首翻期壽命。在上世紀(jì)五六十年代軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的早期發(fā)展階段，總壽命和首翻期壽命都是通過核心零部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與試驗(yàn)，以及整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)長期考核試車的結(jié)果來確定的。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)工作時(shí)間或循環(huán)數(shù)達(dá)到總壽命所規(guī)定的數(shù)值，那么就應(yīng)當(dāng)報(bào)廢不再使用了。

　　△使用國產(chǎn)“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)的殲-11B

　　從上世紀(jì)六七十年代開始，西方航空工業(yè)強(qiáng)國，如美國、英國在軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)上開始采用單元體設(shè)計(jì)思想。也就是說把整臺(tái)軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)按照結(jié)構(gòu)和功能分為數(shù)個(gè)到十余個(gè)單元體結(jié)構(gòu)，如果某一單元體出現(xiàn)故障或者壽命到期，可以予以更換，從而保證整機(jī)的正常工作。

　　因此，從這一時(shí)期開始，軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商不再硬性規(guī)定總壽命和首翻期壽命的小時(shí)數(shù)或循環(huán)數(shù)，而是出廠時(shí)給出一個(gè)參考值，最終能夠達(dá)到多少工作小時(shí)的壽命由用戶視情而定。

　　較早采用單元體設(shè)計(jì)的典型型號(hào)，當(dāng)屬英國羅羅公司研制生產(chǎn)的“斯貝”Mk202渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。我國在上世紀(jì)七十年代引進(jìn)了該型發(fā)動(dòng)機(jī)全套技術(shù)資料和生產(chǎn)線，國產(chǎn)化型號(hào)就是WS-9“秦嶺”，配裝在JH-7系列戰(zhàn)斗轟炸機(jī)上?！八关悺盡k202結(jié)構(gòu)復(fù)雜，總體技術(shù)性能以今天的標(biāo)準(zhǔn)衡量早已不算先進(jìn)。但是，其最大的優(yōu)勢就在于可靠性高、壽命長。按照英國羅羅公司的說法，只要不斷更新單元體，理論上1臺(tái)“斯貝”Mk202渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)擁有近乎無限的壽命期。

　　△使用“斯貝”國產(chǎn)型號(hào)“秦嶺”發(fā)動(dòng)機(jī)的殲轟-7A

　　研制于上世紀(jì)七十年代初的蘇俄AL-31F渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)同樣采用了單元體設(shè)計(jì)，整機(jī)可分為14個(gè)單元體。其中，有6個(gè)單元體能夠在部隊(duì)外場維修的條件下進(jìn)行更換，大大提高了戰(zhàn)時(shí)后勤保障能力。而且，從AL-31F渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)研制時(shí)所采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、加工工藝等方面來說，都達(dá)到了上世紀(jì)七八十年代蘇聯(lián)航空工業(yè)的頂尖水平，本身就具備了很好的延壽潛力。

　　不過，在最初給AL-31F渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)確定首翻期壽命和總壽命時(shí)，留里卡設(shè)計(jì)局還是給出了比較保守的參考值：首翻期壽命300小時(shí)，總壽命900小時(shí)。因此，無論是配裝蘇-27SK、蘇-30MKK/MK2以及早期型殲-11的AL-31F基本型，還是為殲-10系列戰(zhàn)機(jī)配套改進(jìn)研制的AL-31FN單發(fā)型，在首翻期壽命和總壽命上都延續(xù)了這一指標(biāo)。

　　我國在上世紀(jì)九十年代引進(jìn)蘇-27SK組裝生產(chǎn)線時(shí)，并未同時(shí)引進(jìn)AL-31F渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線，而是建立了該型發(fā)動(dòng)機(jī)的大修線。正是以大修線為基礎(chǔ)，經(jīng)過空軍5719廠廣大科技人員的不懈努力，終于攻克了AL-31F系列渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的延壽難關(guān)。而實(shí)現(xiàn)這一突破的就是軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)再制造技術(shù)。

　　△我國在引進(jìn)殲-11生產(chǎn)線的同時(shí)，引進(jìn)了發(fā)動(dòng)機(jī)大修線

　　很多人對于裝備再制造技術(shù)這一概念比較陌生，但是在國內(nèi)外軍工行業(yè)，這一技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛推廣。具體到軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)再制造技術(shù)上，首先就要對已經(jīng)達(dá)到總壽命或首翻期壽命的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行完全分解，一直分解到每一個(gè)葉片、每一個(gè)葉盤和每一根軸。如果是本國設(shè)計(jì)生產(chǎn)的軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，如WS-9“秦嶺”、WS-10“太行”等，可以通過更換新生產(chǎn)的零部件，替代原來有碰傷、裂紋、形變等缺陷的零部件，從而達(dá)到出廠使用要求。

　　而對于AL-31F系列渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，由于國內(nèi)并沒有相關(guān)生產(chǎn)線，一般都會(huì)采取徹底清洗、探傷的方法，遴選出符合要求的零部件，再翻新成完全符合新發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。通常來說，再制造技術(shù)往往比制造技術(shù)難度還要高。但是，通過技術(shù)升級(jí)，再制造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)在性能和質(zhì)量有望達(dá)到正常生產(chǎn)的新發(fā)動(dòng)機(jī)的性能水平。

　　軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的首翻期壽命和總壽命在很大程度上是由核心零部件決定的，這些零部件的再制造技術(shù)是延壽能否成功的關(guān)鍵所在。對于軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)來說，核心零部件主要包括燃燒室組件、高低壓渦輪葉片、渦輪葉盤、高低壓傳動(dòng)軸以及主軸承。尤其是高低壓渦輪葉片、渦輪盤和渦輪支撐軸承，由于這些核心零部件工作環(huán)境十分惡劣，要承受高溫、高速、高壓噴氣流的沖擊和侵蝕，并且以每分鐘上萬轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，其壽命往往是各種零部件中最短的。因此，空軍5719廠在技術(shù)攻關(guān)時(shí)，特別將高溫合金渦輪葉片再制造、粉末冶金渦輪盤再制造和自動(dòng)微弧等離子焊接三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)放在最為重要的位置。

　　△相關(guān)技術(shù)的發(fā)展對我國引進(jìn)的AL-31F系列之外的發(fā)動(dòng)機(jī)同樣具有重要意義

　　單晶高溫合金渦輪葉片和粉末冶金渦輪盤是當(dāng)今先進(jìn)軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)采用的先進(jìn)技術(shù)，AL-31F系列發(fā)動(dòng)機(jī)亦不例外，其制造工藝復(fù)雜、價(jià)值數(shù)倍于同等重量的黃金。針對渦輪葉片和渦輪盤上出現(xiàn)的裂紋，通常采用激光熔焊工藝，對缺陷部位進(jìn)行清洗打磨，之后進(jìn)行局部補(bǔ)焊加以修復(fù)。如果出現(xiàn)掉塊、邊緣開裂、凹坑等比較嚴(yán)重的缺陷，則要采用激光沉積和增材工藝，也就是利用激光的高溫將粉末合金熔化后對缺失部位進(jìn)行填補(bǔ)，非常適合單晶渦輪葉片和粉末冶金渦輪盤。自動(dòng)微弧等離子焊接則主要針對的是風(fēng)扇和高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片出現(xiàn)的裂紋等缺陷進(jìn)行再制造。

　　從未來發(fā)展來看，我國軍用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)再制造技術(shù)還有很大的發(fā)展?jié)摿?，而并不僅局限于AL-31F系列發(fā)動(dòng)機(jī)。我國轟-6K中程轟炸機(jī)和運(yùn)-20大型運(yùn)輸機(jī)目前裝備的俄制D-30PK2渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)今后同樣需要再制造技術(shù)以進(jìn)行延壽，裝備數(shù)量更多，對于中國空軍作戰(zhàn)能力的提升也具有更為重要的意義。