温泉 宋双文 吴吉昌 2018年10月18日
作为自主研发的5000kW级民用涡桨发动机,AEP500将满足中型客/货运涡桨飞机对动力装置的需求,主要技术指标达到国际先进涡桨发动机水平,可填补国内外5000kW级涡桨发动机空白。
与涡喷/涡扇发动机相比,涡桨发动机具有中低速条件下耗油率更低的特点。据测算,在同等载重和相同航程下,涡桨飞机比涡扇飞机油耗低30%~40%。配装涡桨发动机的飞机能在土、沙石、草地等简易跑道上起降,且可以在更短的滑跑距离实现起飞和着陆。
与国外民用涡桨发动机快速发展的局面相比,我国涡桨发动机起步晚,型号少,功率覆盖不全,已定型的型号仅有500kW级的涡桨9、2000kW级的涡桨5和3500kW级的涡桨6等三个系列,产品竞争力不足无法满足客货运飞机、特种作业飞机等平台对涡桨动力自主保障的需求。
面对未来广阔的客货运市场前景以及迫切的运力需求,AEP500发动机运应而生。该发动机是按照民机要求,自主研发的5000kW级民用涡桨发动机,主要满足中型客/货运涡桨飞机对动力装置的需求,主要技术指标达到国际先进民用涡桨发动机水平。AEP500发动机可填补国内外5000kW级民用涡桨发动机空白,具有较强的市场竞争力。
AEP500发动机起飞当量功率大于5000kW,巡航当量功率大于3200kW,巡航当量耗油率小于0.225kg/( kW·h) ,最大巡航飞行马赫数(Ma)为0.6,最大飞行高度9000m。发动机采用三转子总体布局,由偏置式减速器、整体式进气装置、4级轴流低压压气机、1级轴流+1级离心组合高压压气机、直流环形低污染燃烧室、单级高压涡轮、单级低压涡轮、3级动力涡轮以及附件传动装置等组成。
图1 AEP500发动机及其先进技术 |
AEP500发动机应用了各项先进技术,旨在造就一款高性能、低油耗、低排放、长寿命、高可靠性的先进涡桨发动机。
AEP500发动机功率大,油耗低,给压气机与涡轮气动设计带来很大挑战。为满足要求,发动机采用了低压压气机—低压涡轮、高压压气机—高压涡轮以及动力涡轮三轴结构布局,三转子之间仅有气动联系,分别工作在各自最佳工作转速下,保证了各级叶轮机械的高效率,以及部件之间的优良匹配,整机性能先进。
AEP500发动机对减速器提出了大功率、高传递效率、轻质量的设计要求,难度很大。为满足要求,减速器采用了基于弹性元件均载的正反转多路分流双螺旋齿轮传动、集成式减速器机匣等设计技术,保证了减速器在传递大功率的同时更轻质、高效。
为保证整机性能先进,AEP500发动机压气机压比、效率指标均较高,对压气机部件的质量和可靠性也有严格要求。为满足要求,压气机采用了先进跨声速叶型、可调导叶等设计技术,保证了双转子轴流—离心压气机的高压比与高效率。
为确保AEP500发动机是洁净、环保的绿色动力,提升AEP500发动机在民机市场的竞争力,研发团队提出了燃烧室气态污染物排放在CAEP/6的基础上大幅降低的目标。为满足要求,燃烧室采用了高剪切旋流燃烧、切向发散冷却及大调节比双油路喷嘴等设计技术,保证了燃烧室低排放和较长的寿命。
涡轮作为发动机中高温燃气冲刷、高速旋转的部件,工作条件极为恶劣,需要在保证高效率输出功率的同时,保证自身的高可靠性以满足适航规章要求,设计难度巨大。为满足要求,AEP500发动机涡轮采用了高效冷却、防超转叶片脱落、机匣包容性以及预扭叶冠等设计技术,保证了高效率与高可靠性。
为与国际接轨,AEP500发动机还配备了先进的健康管理系统,采用功率检查技术和性能趋势分析技术,实现对发动机当前性能状态的评估与在线监视,实现发动机性能退化的预测,提高了发动机的可维护性。
目前,AEP500发动机项目正按计划顺利推进。
2018年5月10日,中国航发在湖南株洲召开主题为“逐梦云海,携手共赢”的民用涡轴涡桨发动机2018年度供应商(国际)大会,正式对AEP500发动机进行推介。以供应商大会为契机,AEP500研发团队与供应商开展了广泛沟通与技术合作,并在材料与成附件的采购、零部件国际加工等方面开展了贸易合作(见图2)。
图2 供应商大会 |
AEP500发动机完成研制并适航取证后,可用于中型客货运涡桨飞机等平台,市场前景良好。同时,基于AEP500发动机,通过“桨改轴”可发展为民用大功率涡轴发动机,用于大吨位民用直升机。
(温泉,中国航发研究院副院长)
《航空动力》期刊由中国航空发动机集团有限公司主管、中国航空发动机研究院主办,《航空动力》编辑部出版。国内统一连续出版物号为 CN10-1570/V;国际标准连续出版物号为 ISSN 2096-5702;邮发代号为82-467;广告发布登记号为京顺工商广告登字20190001号 。
关注世界航空发动机前沿动态,反映国内外航空发动机管理与技术创新成果,传播航空发动机知识与文化,促进我国航空发动机自主创新能力的提升。
《航空动力》设有专稿、综述、技术、管理、市场、维修、动态等主要栏目,每期还围绕航空发动机及燃气轮机在技术、管理等方面的新理论和新方法策划相应的专题。
《航空动力》面向航空发动机及燃气轮机领域的决策、管理、科研、生产、使用、维护的专业人士,高校师生,以及关注航空发动机及燃气轮机事业发展的热心人士。
《航空动力》所刊登的文章密切跟踪世界航空动力、燃气轮机领域的最新科技动态,准确把握发展规律,权威预测发展趋势,及时展示创新成果,为科研和管理工作提供支撑。
以Word文件格式,发送至:
tg@aerospacepower.cn
请在邮件主题中注明:
《航空动力》投稿+作者姓名+联系电话
地址:北京市顺义区顺兴路21号
邮编:101304
电话:010-56680887
网址:https://www.aerospacepower.cn
本刊享有以数字化方式复制、汇编、发行并由互联网传播所刊载文章的权利,相关著作权使用费均包含在本刊一次性支付的稿酬中。作者向本刊投稿,即视为同意我刊上述声明。如有特殊要求,请在投稿时声明。未经本刊书面授权擅自使用上述版权作品之个人、机构或媒体,均属侵犯本刊合法权益,本刊保留依法追究的权利。
ICP备案/许可证编号:京ICP备18031095号
《航空动力》编辑部 版权所有