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国产涡桨发动机的发展方向剖析

时间:2018-09-28 21:28来源:无人机 作者:中国航空

 

涡桨-6系列发动机是我国涡轮螺旋桨发动机的典型代表,是中国株洲南方航空动力公司生产,现已经诞生出WJ6、WJ6C、WJ6D、WJ6E等多个型号,在我国某型飞机上装备,其单台功率达到4250当量马力,是我国目前生产的功率最大的涡轮螺旋桨航空发动机。

涡桨-5发动机是我国涡桨发动机的另一代表,由哈尔滨120厂生产,衍生出WJ5、WJ5A、WJ5B、WJ5AI和WJ5E等系列型号,主要装备于我国Y-7型系列飞机和SH-5型飞机上,单台可达2790当量马力。

涡桨-9发动机是株洲南方航空动力公司在原涡轴8A基础上改型而来,用于国产Y12飞机,代替进口的加普惠PT-6A型发动机,输出功率约为500kw。

随着飞机改型研发的不断深入,对发动机提出的要求也不断增加,如:要求提供更多供电输出,提升起飞功率,降低油耗,提高可靠性,提高“三防”性能,满足未来电传集成要求等等,对国产发动机提出了更高要求,促使发动机跟进改型。

我国的Y7系列飞机和SH5型号飞机使用WJ5系列型号发动机,新舟60系列飞机和Y12飞机则是我国的出口型飞机,它们分别采用加普惠公司的PW-127J发动机和PT6A-27型发动机,是国外涡桨发动机在国产飞机上的应用代表。纵观国外航空发动机发展过程和我国涡桨发动机的现状,飞机发展的需要,很容易发现国产发动机的特点,看出国产涡桨发动机的发展必然趋势。

1.涡桨型航空发动机必然长期存在

众所周知,涡轮螺旋桨发动机在低速下效率高于涡扇发动机和喷气式发动机,在中低速飞机中有广泛的需求,如在巡逻、灭火等方面有广泛运用。

其次,涡桨发动机安全性高,对飞行场地要求相对较低,成本低。在小型客机,私人飞机、公务机、农业飞机和多用途飞机上有广泛运用。

从历史来看,从上世纪60年代以来,涡扇型飞机的研制和发展突飞猛进,在航空器中占的比例不断增加,但是螺旋桨飞机仍然占有一席之地,因为上述原因,随着经济的发达,低空的开放,涡桨发动机在飞机上的运用大有扩张之势。美国的军用运输机C-130一直在不断发展和升级该型,涡桨发动机在该机型中的成功使用的事实证明,尽管涡桨发动机存在推力有限、飞行速度有限等因素制约,它的众多优点是其他类型发动机不可替代的,涡桨发动机必将长期存在。

2.国产发动机的特点

典型国产涡桨发动机的特点。

2.1WJ-6系列高空涡轮螺旋桨发动机

WJ-6发动机是高空涡轮螺旋桨发动机,发动机在大气温度从-60℃至+55℃范围内正常工作,飞行高度达10000米,与四叶变距空气螺旋桨J17-G13配套工作,作为飞机动力源。

结构上主要组成如下:

a.2级封闭差动游星式减速器

b.附件传动机匣

c.十级轴流式压气机

d.机械液压式燃油调节器

e.环形燃烧室

f.三级反应式涡轮

g.不可调节的尾喷口

h.其它保证发动机和飞机正常工作的附件

WJ-6经过改进发展到WJ-6C,功率在不断提升,使飞机的使起飞、爬升等能力均有一定的提高。

2.2涡桨5系列发动机

我国的Y7系列飞机和SH5型号飞机安装的也是涡轮螺旋桨发动机——WJ5,国产涡桨5发动机与WJ6结构基本相同,2级减速器(差动油星式1级,轴式1级),附件机匣内外锥体之间形成进气道,燃烧室采用混合式环形火焰筒,3级反作用涡轮,不可调尾喷等。

总的来说,国产中小型运输机主要安装的发动机均为涡轮螺旋桨发动机,涡桨发动机结构上显得厚、重,附件多,安装和维护工作量大,出现在外场维护中需要拆装一个细小东西时往往需要拆装一大堆附件管路等现象,燃油调节都采用液压机械式,在高原、高寒、高温地区起动困难,使用寿命相对欧美同类产品短。

3.涡桨发动机的发展方向

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