冷战吧 关注:16,626贴子:60,981
  • 14回复贴,共1

【转帖】中国能从美国IHPTET/VAATE工程中学到什么

只看楼主收藏回复

中国能从美国IHPTET/VAATE工程中学到什么(原创)
http://tieba.baidu.com/p/926225639?pn=1
作者 @海因莱希归来

As long as the lasting dream, It can become the reality(梦想只要坚持下去,便终有一日可以变成现实)
——丁尼生
——题记
NASA铝合金大门上刻着一句著名的话——如果我们有梦想,我们就能将其实现!


回复
1楼2013-05-18 21:10
    一.导言:
    在2005年,美国终于结束了时长17年,耗资50亿美元(平均每年经费3亿美元)的宏伟工程——综合高性能发动机技术(IHPTET),是一个包括了涡扇/涡喷:先进涡轮发动机燃气发生器/联合技术验证机发动机(ATEGG/JTDE)、下一代战区运输机JRTL和下一代直升机的涡轴/涡桨:联合涡轮先进燃气发生器(JTAGG)和导弹上的UAV/短寿命发动机:联合短寿命涡轮发动机概念(JTTEC)三个部分的项目。
    其的研究成果将会在其的后续成果转化工程上得到应用。可能我们大家在这几年没有听到美国的具体的新型发动机定型,这很正常,因为IHPTET只是一项实验室计划,所有的成果都是在实验室取得,所以外界对其获得的成果相对来说没有过多的关注,而自21世纪初的后继工程VAATE将会完成IHPTET的从实验室到工厂的实际技术转换和新技术的革新,也就是说,美国在这未来10年,必然会出现可以看得到的发动机技术的井喷式进步,这是建立在长达17年的漫长预研所取得的巨大技术成果之上的!IHPTET作为一项横跨空军、海军、陆军、NASA、国防部高新科技预研局(DARPA)和工业巨头以及各大高校联合参与的国家级战略性发动机技术预研计划,其无论是参与的规模还是投入的经费以及所取得的宏伟成就都是前所未见的。在IHPTET之后的VAATE贯彻着IHPTET的步伐,继续大踏步迈进。在这项国家级的发动机发展工程中,凭借着IHPTET工程的如期进展,美国进一步确立了其在二十世纪前半叶的发动机技术绝对优势地位,并且正在利用IHPTET工程已经取得的成果开展低成本的VAATE工程。而对于后进者我们来说,美国人取得的这项技术跃进中能学到多少才是更重要的,现在就让我们回顾一下这个空前庞大的发动机技术突进计划。


    回复
    2楼2013-05-18 21:11
      二.IHPTET工程的由来和具体发展情况:

      时间倒退回原点——1987年,随着ATF的推重比10一级的下一代发动机PW5000(XF119)和GE37(XF120)工程的顺利进行,美国人开始不满足 于已经获得的成就,而将目光投向了似乎仍然遥不可及的20年之后 ——美国将不仅通过推重比10一级的第四代发动机在20世纪90年代取得发动机领域独步天下的优势,更必须通过一项国家性的工程在21世纪整个前叶获得绝对的技术霸主地位。因此,在87年末,由NASA牵头,整合普惠 、GE、艾利逊、威廉姆斯等工业界巨头,**整个空军、海军、陆军以及国防部高新科技研究局的经费以及霍普金斯、加州理工、MIT等著名 高校的学者支持,美国正式确立了下一代先进涡轮发动机的发展计划,这正是IHPTET工程的由来。而这个当时还在襁褓中的计划,在日后将会是也必然会引领整个世界的发动机技术革命。


      回复
      3楼2013-05-18 21:13
        第二阶段目标:在2000年之前试验机型推重比相比于第一阶段已经达到的成就再增加至少30%,涡前温度相比于第一阶段成果再提高至少100K
        第二阶段验证技术:压气机整体叶环结构、Lamilloy"铸冷"涡轮叶片、整体叶环工艺、耐温700~800°C的γ钛铝金属间化合物静子、周向分级燃烧室和陶瓷轴承。
        第二阶段成果:提前4年完全达到第二阶段核心机目标。


        回复
        5楼2013-05-18 21:16
          第三阶段目标:在2005年之前试验机型推重比相比于第二阶段已经到达的成就再增加50%以上,涡前温度相比于第二阶段成果再提高200K
          第三阶段验证技术:带核心驱动风扇级的变循环发动机(ADVENT计划)、压比相当于F100-PW-200发动机3级风扇的单级分隔式叶片风扇、高级压比的金属基碳化硅材料(TiMMC材料——SCS-6/Ti-6Al-4V)复合材料整体叶环结构的高压压气机(3-4级达到F100发动机10级的压比)、相对于Ti-1100性能更强的新一代钛铝金属间化合物转子和静子、驻涡稳定燃烧室、燃烧室主动温度场控制、玻璃纤维陶瓷基复合材料火焰筒、陶瓷基复合材料涡轮导向叶片、无导向器叶片的对转低压涡轮、双辐板涡轮盘、旋流加力燃烧室、流体控制矢量喷管(可分别降低重量和成本60%和25%)、磁性轴承、气膜轴承、内装式整体起动/发电机和模型基分布式主动稳定控制系统。
          第三阶段成果:在2005年如期完成。


          回复
          6楼2013-05-18 21:16
            三.IHPTET的验证机:
            第一阶段:PW公司为第一阶段主承包商,GE为备选承包商,主要验证机为XTE65-1/2,推重比12左右,验证小展弦比后掠风扇、Alloy C阻燃钛合金压气机材料、双合金压气机盘、刷子封严、陶瓷复合材料火焰筒浮壁、"超冷"涡轮叶片和球形收敛调节片矢量喷管技术。

            第二阶段:GE和艾利逊联合研制小组为第二阶段的主承包商,PW为备选承包商,主要验证机为XTC16/1A 和XTC16/1B核心机,验证压气机整体叶环结构、Lamilloy"铸冷"涡轮叶片、涡轮整体叶盘、耐温700~800°C的γ钛铝合金、周向分级燃烧室和陶瓷轴承等技术。
            在96年左右,GE和艾利逊又联合完成了XTC76-1/2变循环核心机的研制,采用5级压气机和1级涡轮,采用的新技术为先进的2级变弯后掠风扇、无级间导向器对转涡轮、陶瓷金属基复合材料(CMC)低压涡轮轴和镍铝合金涡轮部件,并且在此核心机基础上在1998年左右完成了推重比16左右的XTE-76变循环(ADVENT)验证机的研制。
            PW的下一代发动机PW7000的验证机XTE-66于1999年完成,推重比16左右,无加力状态实现108N/kg/s左右的单位推力(F100/110的开加力单位推力),其相比于F100-PW-229,长度缩短了40%,压气机数量由10级减为4级并且不损失压比,加力耗油率从2.0kg/N*h下降到1.4kg/N*h,成本降低30%左右。

            第三阶段:PW的第三阶段验证机为XTC-67核心机和XTE-67验证机,试验推重比20左右,验证了单级分隔式叶片风扇、金属基碳化硅材料高压压气机、钛铝金属间化合物转子/静子、燃烧室主动温度场控制、玻璃纤维陶瓷基复合材料火焰筒、陶瓷基复合材料涡轮导向叶片、无导向器叶片的对转低压涡轮、双辐板涡轮盘、旋流加力燃烧室、磁性轴承、气膜轴承、内装式整体起动/发电机和模型基分布式主动稳定控制系统。 其应用的部分成熟技术将用于为F135-PW-100/400/600的提升20%推力,目前工业尚不成熟的技术将会应用于VAATE工程的2017年节点。
            GE/艾利逊公司在第三阶段中制造了XTC-77/1核心机和XTE-77/1验证机,推重比20左右。其中成熟的技术将转化为增推25%的F414 EFE的应用以及F136-GE-100/400/600的技术应用,工业尚不成熟的技术将会应用于VAATE工程的2017年节点。


            回复
            7楼2013-05-18 21:16
              五、将实验室里的IHPTET转化为实际应用和更多新技术革命的后继计划——VAATE工程
              IHPTET只是一个实验室计划,其虽然掀起了涡轮发动机技术的,但从实验室到工厂,仍然需要一个降低成本,提高完品率的计划,因此在1992年,IHPTET的后继计划——VAATE(多用途先进涡轮发动机)工程应运而生。





              回复
              9楼2013-05-18 21:23
                六.我们从IHPTET和VAATE工程中学习到了什么:
                宏伟的IHPTET工程作为美国的下一代发动机蓝图,其引领美国的发动机工业完成从80年代到21世纪初的推重比从10到20的整体性飞跃,而这个是非常值得我们这个学习者去思考与回味的。我们中国能从美国的成功经验中获取什么呢?据我归纳应该有如下几点:
                1.高瞻远瞩的发展规划:IHPTET和VAATE都是时间长达20年的三步走发展计划,以现在人类的技术革新,准确把握20年后科技发展的脉搏,了解20年后下一代发动机技术的需求是非常困难的,这也反映了美国军方和NASA的未雨绸缪和长远目光,不断地寻求突破也是美国之所以那么强大的根本性原因;
                2.整个社会各个层面一同参与的国家性发动机计划:IHPTET和VAATE之所以能够成功,其有一个很关键的因素——它整合了美国全国的力量——军方、宇航局、军工企业以及著名高校都参与进了这两个宏伟的发动机发展计划,这种集中力量办大事的方法也是IHPTET迅速取得突破并且100%完成极高任务指标的最大原因;
                3.完备的项目管理:在结束的IHPTET工程中,我们发现,整个庞大的三步走项目没有出现丝毫的偏差,完完全全按照预定的方案行进,中间除了早期预计的延后3年完成外没有发生其他大的变故,这对于一个这么庞大复杂的计划来说是万分难得的,这也反映了美国强大的项目运筹和管理能力;
                4.渐进式发展计划:不同于以往的推重比8一级的发动机突破、推重比10一级的发动机突破这样互相独立的技术进步,IHPTET实现了推重比从10到12再到16最后到20的技术三步式飞越,而这个渐进式发展计划统筹了以往的独立发展计划,并且降低了发展经费和保证了任务能够按时如约完成;渐进式发展也保证了缓步投入经费,而降低了国家的经济负担;同样保证了一次性研制应用的新技术不超过实际能力,保证了计划的可完成性,而中途没有因为相关技术暂时无法完成而出现计划的延迟现象;
                5.螺旋式工业应用新技术:美国在下一代发动机发展中,没有盲目地追求最高新的科技,而是稳中取胜,只选取目前已经技术成熟的部分装机,成功保证了新式发动机的可靠性,F119-PW-100也成为了美国有史以来最长无故障运转间隔的发动机。而螺旋式升级也保证了美国的发动机技术能够不断应用新技术达到新的指标,从而总是能够在涡轮发动机上压制国际上的竞争对手整整一代。

                经过我的归纳总结,中国也必须马上立刻建立类似于IHPTET的国家级发动机发展计划——调动空军、海军和陆军以及航天部门的经费,整合北航、西工大、哈工大、清华等著名工科院校的技术实力,以及沈阳黎明航空发动机集团等所有手头上可以集结的力量,以三步式跨越实现从目前WS-15的10推重比到2025年左右20推重比的飞跃式进步。
                实际步骤如下:
                目前已经完成推重比10(包括TVC)一级的核心机和验证机研制
                1.在2015年之前完成推重比12(算上TVC)一级的核心机的研制;
                2.在2020年之前在WS-15上应用第三代DD9单晶合金和纳米双合金粉末盘,并且制造推重比16一级的验证机,应用下一代SiC/Ti复合材料叶片等新技术;制造出自己的ADVENT变循环验证机;
                3.在2025年之前,工业应用ADVENT变循环技术的WS-15改;制造推重比20一级的发动机验证机,实现类似美国2005年已经完成的XTE-67/77的1+3+1+1的结构(1级风扇,3级压气机,1级高压涡轮和1级低压涡轮);研制超燃冲压发动机的验证机以及PDB脉冲爆震验证机。
                在2022年左右建立自己的类似VAATE的技术构思,并且调动全国力量分三步完成,第三步争取在2035年左右完成。

                如果以上能够实现,那么到中国版本的VAATE完成之时,中国和美国的发动机技术差距将从现在的25年左右大幅缩减为10年左右。并在本世纪中叶正式向美国的发动机霸主地位构成挑战!

                此致
                敬礼!(完)


                回复
                10楼2013-05-18 21:24
                  补VAATE工程的图




                  回复
                  11楼2013-05-18 21:25


                    回复
                    12楼2013-05-18 21:30


                      回复
                      13楼2013-05-18 21:40
                        这么好的贴必须顶!楼主要广泛转发一下


                        收起回复
                        来自Android客户端14楼2013-05-19 10:05


                          回复
                          15楼2014-05-20 22:25
                            太专业


                            回复
                            来自iPhone客户端16楼2014-06-06 20:31