昆侖加力式雙轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)衍生發(fā)展

昆侖加力式雙轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)衍生發(fā)展

1推進(jìn)改進(jìn)改型研制,探索形成新的航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用新開發(fā)和交叉開發(fā)“兩種方法”的政策，在發(fā)展氣體工業(yè)時(shí)。全新研制能實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的大跨度飛躍,但需要耗費(fèi)巨額資金、大量的人力、物力和漫長(zhǎng)的周期。為了最大限度回收其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益,在原型發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功之后,緊跟著進(jìn)行改進(jìn)改型研制,衍生發(fā)展出多型軍、民用航空發(fā)動(dòng)機(jī),及工業(yè)與船用燃?xì)廨啓C(jī)等系列化產(chǎn)品,盡可能多地占領(lǐng)市場(chǎng),以追求最大利潤(rùn)。這種途徑屬于漸進(jìn)式發(fā)展,風(fēng)險(xiǎn)小,周期短,投資少,見效快,效費(fèi)比高?！袄觥卑l(fā)動(dòng)機(jī)是中國(guó)第1個(gè)貫徹國(guó)軍標(biāo)(GJB241-1987《航空渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范》),具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)。在設(shè)計(jì)中,采用了數(shù)十項(xiàng)先進(jìn)的新技術(shù)、新材料和新工藝,貫徹了結(jié)構(gòu)完整性要求;在研制中,進(jìn)行了數(shù)萬小時(shí)的部件試驗(yàn)和數(shù)千小時(shí)的整機(jī)試車及空中試飛,使其具有了優(yōu)良性能和高可靠性。在經(jīng)歷了18年曲折漫長(zhǎng)的研制,通過了幾百項(xiàng)嚴(yán)格、苛刻的地面考核試驗(yàn)和空中考核試飛后,成為中國(guó)第1型走完從自行設(shè)計(jì)到設(shè)計(jì)定型全過程的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。這結(jié)束了中國(guó)長(zhǎng)期以來只能仿制、改進(jìn)改型,不能自行設(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史。2衍生發(fā)展—“昆侖”A/B/H系列發(fā)動(dòng)機(jī)研制“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)(如圖1所示)在“三不變”(即保持與現(xiàn)役渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的最大外廓尺寸、空氣流量、安裝形式不變)的約束下,大幅度地提高了中、低空飛行時(shí)的推力,降低了耗油率,同時(shí)改善了空中起動(dòng)性能、發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性、耐久性和維修性。用“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)替換現(xiàn)役渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),將明顯改善現(xiàn)役殲X和殲Y系列飛機(jī)的作戰(zhàn)使用性能。但是,由于“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)較長(zhǎng),主燃燒室較短,其位于高壓壓氣機(jī)出口整流器承力機(jī)匣上的主安裝節(jié)比現(xiàn)役渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的后移128.5mm,從而不能與現(xiàn)役渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)安裝互換?！袄觥痹桶l(fā)動(dòng)機(jī)試飛時(shí),在飛機(jī)上新增加1個(gè)小承力框,將主推力銷后移128.5mm,解決了發(fā)動(dòng)機(jī)安裝問題。然而,與現(xiàn)役渦噴系列發(fā)動(dòng)機(jī)“安裝互換性問題”仍然存在,并成為“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)在其它型殲X和殲Y系列飛機(jī)上更廣泛應(yīng)用的最大障礙。為盡量減少飛機(jī)換發(fā)的改動(dòng)量,從1999年起,就開始組織有關(guān)”昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)與現(xiàn)役渦噴系列發(fā)動(dòng)機(jī)安裝互換性的技術(shù)攻關(guān),并與飛機(jī)設(shè)計(jì)部門進(jìn)行技術(shù)協(xié)調(diào),力求通過修改發(fā)動(dòng)機(jī)來適應(yīng)殲X和殲Y系列多型飛機(jī)不同的安裝使用要求,從而衍生發(fā)展了“昆侖”A/B/H系列發(fā)動(dòng)機(jī)。衍生發(fā)展工作是在保持發(fā)動(dòng)機(jī)性能、基本結(jié)構(gòu)均與原型發(fā)動(dòng)機(jī)相同的前提下進(jìn)行的,主要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)外部進(jìn)行適應(yīng)性改進(jìn),重點(diǎn)解決與現(xiàn)役渦噴系列發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝互換。與原型發(fā)動(dòng)機(jī)相比,其主要變動(dòng)如下:(1)新設(shè)計(jì)了橋式主安裝節(jié)(如圖2所示),裝于高壓壓氣機(jī)前、后安裝邊之間,將主安裝節(jié)位置前移128.5mm(如圖3所示);同時(shí),將主固定面兩側(cè)拉桿安裝點(diǎn)前移111mm,將輔助安裝節(jié)位置前移5mm,徑向尺寸縮小7.5mm,以保證所有安裝點(diǎn)與現(xiàn)役渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)位置完全相同,滿足安裝互換的要求。(2)部分附件做適應(yīng)性更改,采用了與現(xiàn)役渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)相同形式的燃滑油附件,取消了原型發(fā)動(dòng)機(jī)的鋼滑油箱、高壓燃滑油散熱器等6型附件。(3)因安裝空間受限,壓縮了限溫/防喘控制器、主點(diǎn)火裝置等附件的外廓尺寸。(4)為提高可靠性與維修性,優(yōu)化了發(fā)動(dòng)機(jī)外部管路和電纜布局的設(shè)計(jì),將外部導(dǎo)管數(shù)量減少1/5;(5)為滿足與不同長(zhǎng)度的各型現(xiàn)役渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)安裝互換的要求,將低壓壓氣機(jī)進(jìn)氣處理機(jī)匣設(shè)計(jì)成長(zhǎng)、短2組,可按需選用。(6)為避免發(fā)動(dòng)機(jī)主點(diǎn)火器與飛機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝滑軌干涉,將2個(gè)主點(diǎn)火器的周向位置夾角由168°改為120°。與此同時(shí),還對(duì)涉及發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的某些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)行了完善設(shè)計(jì),主要改進(jìn)項(xiàng)目如下。(1)針對(duì)某型現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)低壓壓氣機(jī)第1級(jí)盤與葉片多次出現(xiàn)的裂紋問題,對(duì)“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)相應(yīng)部件采取了預(yù)防性改進(jìn)措施:增大輪盤的前、后緣板與輻板轉(zhuǎn)接圓弧半徑(如圖4所示),改善了輪盤緣板的剛性,使葉片榫頭受力均勻,減小了葉片根部葉背中央的應(yīng)力水平;同時(shí),完善了轉(zhuǎn)子葉片/榫頭轉(zhuǎn)接處及輪盤榫槽底部的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),減少了該處的應(yīng)力集中,使輪盤槽底最大應(yīng)力降低21%,輪盤低循環(huán)疲勞壽命提高1.5倍。(2)為解決主燃燒室火焰筒局部裂紋問題,在火焰筒肩部酌增冷卻氣量;改進(jìn)燃油總管的制造和裝配工藝,減少變形和殘余應(yīng)力;改進(jìn)出口內(nèi)定位環(huán)抗振設(shè)計(jì),防止了高周疲勞裂紋。(3)為解決第3號(hào)軸承漲圈磨損,滑油含鐵量超標(biāo)問題,適當(dāng)調(diào)小漲圈前、后的壓差,并改善表面潤(rùn)滑質(zhì)量。(4)優(yōu)化調(diào)整自動(dòng)控制系統(tǒng),解決了空中慣性降轉(zhuǎn)起動(dòng)熱懸掛、高空M1.5飛行超溫、高空發(fā)動(dòng)機(jī)加速停車等故障,使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工作可靠性得到全面改善。雖然“昆侖”原型發(fā)動(dòng)機(jī)已完成了大量試驗(yàn),但還是對(duì)“昆侖”A/B/H系列發(fā)動(dòng)機(jī)所有改動(dòng)的部分重新進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。其中,按“研制要求”和“型號(hào)規(guī)范”規(guī)定的改動(dòng)件考核試驗(yàn)有27項(xiàng),例如橋式主安裝節(jié)的強(qiáng)度、剛度及LCF(低循環(huán)疲勞)試驗(yàn);低壓壓氣機(jī)第1級(jí)盤的超轉(zhuǎn)、破裂及LCF試驗(yàn)。其中LCF試驗(yàn)是按設(shè)計(jì)總壽命的2倍循環(huán)數(shù)進(jìn)行的。各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果符合型號(hào)規(guī)范要求。在部件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,又進(jìn)行了整機(jī)試車和試飛的嚴(yán)格考核。上述試驗(yàn)和試飛為衍生的“昆侖”A/B/H系列發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性、耐久性、穩(wěn)定性奠定了良好基礎(chǔ)。改裝和試飛的實(shí)踐證明,“昆侖”A/B/H系列發(fā)動(dòng)機(jī)能滿足各型殲X和殲Y系列飛機(jī)的作戰(zhàn)使用要求,不但能明顯改善其飛行性能,而且可與其各型現(xiàn)役渦噴系列發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)安裝互換,大大減少了飛機(jī)換發(fā)改裝工作量。3發(fā)動(dòng)機(jī)的思想在“昆侖”系列發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上,發(fā)展了“昆侖Ⅱ”———低風(fēng)險(xiǎn)的推力增大型發(fā)動(dòng)機(jī)。其指導(dǎo)思想是:盡量繼承“昆侖”系列發(fā)動(dòng)機(jī)的成熟設(shè)計(jì);在不犧牲發(fā)動(dòng)機(jī)工作適用性、可靠性和耐久性的前提下,通過采用先進(jìn)技術(shù),增大發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量,提高部件效率,減少氣流損失,進(jìn)而顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力,適當(dāng)降低耗油率和減輕質(zhì)量。3.1主要改進(jìn)措施3.1.1轉(zhuǎn)子葉片的裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)低壓壓氣機(jī)的進(jìn)口級(jí)轉(zhuǎn)子葉尖切線速度較低(Ut≤398m/s);而第3~4級(jí)的流道下壓(如圖5所示),以便與高壓壓氣機(jī)進(jìn)口圓滑轉(zhuǎn)接。在這樣的約束條件下,既不許超轉(zhuǎn),也不增大外徑,還要達(dá)到較大幅度的性能改善,確屬1項(xiàng)非常困難的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。為此,在重新設(shè)計(jì)中采用了下列先進(jìn)技術(shù)和措施:(1)4級(jí)低壓壓氣機(jī)采用全三維有黏氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。(2)第1、2級(jí)轉(zhuǎn)子葉片加寬弦長(zhǎng)(弦長(zhǎng)軸向投影分別加寬16mm和9mm),以維持較大的喘振裕度、增強(qiáng)抗畸變和抗外物損傷能力;相應(yīng)地,壓氣機(jī)軸向尺寸向前加長(zhǎng)16mm,第1級(jí)靜子葉片弦長(zhǎng)軸向投影減少9mm。(3)第3、4級(jí)靜子采用先進(jìn)的弓形靜子葉片設(shè)計(jì)(如圖6所示),以消除常規(guī)靜子葉片的根部氣流分離,提高失速裕度。(4)優(yōu)化設(shè)計(jì)處理機(jī)匣,以改善抗畸變能力,增大中、低轉(zhuǎn)速下的喘振裕度;與第1級(jí)轉(zhuǎn)子葉片的差頻排列技術(shù)相結(jié)合,有效防止葉片顫振。(5)對(duì)全部葉片,在典型飛行狀態(tài)下,進(jìn)行三維有限元強(qiáng)度計(jì)算、振動(dòng)和顫振分析。對(duì)修改后的低壓壓氣機(jī)進(jìn)行了全尺寸性能試驗(yàn)、級(jí)間氣動(dòng)參數(shù)測(cè)量、進(jìn)口流場(chǎng)畸變性能試驗(yàn),全尺寸、全轉(zhuǎn)速葉片動(dòng)應(yīng)力測(cè)量,轉(zhuǎn)子葉尖振幅光導(dǎo)纖維非接觸監(jiān)測(cè)、各級(jí)壓力脈動(dòng)測(cè)量。試驗(yàn)結(jié)果證明該部件在98.5%轉(zhuǎn)速就全面達(dá)到了性能設(shè)計(jì)指標(biāo):與原壓氣機(jī)在100.5%轉(zhuǎn)速的性能相比,空氣流量增加了2.5kg/s;效率提高了4~5個(gè)百分點(diǎn);喘振裕度相同;在同樣穩(wěn)態(tài)畸變流場(chǎng)下的喘振裕度損失改善了2~3個(gè)百分點(diǎn);在全轉(zhuǎn)速范圍,出口流場(chǎng)能更好地滿足高壓壓氣機(jī)的進(jìn)氣匹配要求;各排葉片均無大應(yīng)力振動(dòng)。3.1.2刷式密封試驗(yàn)刷式密封是1種先進(jìn)的密封結(jié)構(gòu)(如圖7所示),與傳統(tǒng)的篦齒封嚴(yán)結(jié)構(gòu)相比,能顯著減少漏氣量(如圖8所示)。從1992年開始,對(duì)刷式密封技術(shù)進(jìn)行了大量預(yù)先研究工作,攻克了刷式密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高性能刷絲和刷環(huán)制造、跑道涂層材料和噴涂、刷絲與背板焊接以及密封試驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù)。用10套不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的刷式密封試驗(yàn)件,進(jìn)行了40余種試驗(yàn)狀態(tài)的性能試驗(yàn),優(yōu)選出最佳設(shè)計(jì)方案。密封特性和耐久性試驗(yàn)證明其綜合性能達(dá)到了與國(guó)外同類先進(jìn)產(chǎn)品相當(dāng)?shù)乃?。“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)出口泵采用傳統(tǒng)的篦齒封嚴(yán)結(jié)構(gòu),漏氣量較大。據(jù)計(jì)算,經(jīng)后卸荷腔直接漏到大氣的空氣流量約占高壓壓氣機(jī)進(jìn)口流量的0.8%。改用刷式封嚴(yán)后,漏氣量至少能減少一半。整機(jī)試車證明,高壓壓氣機(jī)出口篦齒封嚴(yán)改為刷式密封后,可獲得如下收益:減少漏氣量,能提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力大約0.8%;耗油率也有所改善;降低了后卸荷腔壓力,可減少第3號(hào)止推軸承的軸向力約5kN,有益于提高軸承壽命;使軸承腔的溫度降低約20K,改善了軸承腔密封工作條件,有益于提高密封件的壽命和可靠性。3.1.3減少增壓渦輪漏氣損失的方法將單片導(dǎo)向葉片改為3聯(lián)葉片(如圖9所示)后,由高壓壓氣機(jī)出口引至低壓渦輪導(dǎo)向葉片的冷卻空氣經(jīng)相鄰葉片緣板間隙往主流道的漏氣量將減少60%左右。減小漏氣損失,提高了低壓渦輪效率。預(yù)計(jì)可增加發(fā)動(dòng)機(jī)推力約0.5%,同時(shí),耗油率有所降低,低壓渦輪導(dǎo)向葉片的冷卻也有所改善。3.1.4增加了燃油總壓恢復(fù)系數(shù),提高了加力燃燒效率將原來3圈環(huán)形裙邊式V形火焰穩(wěn)定器改為3圈沙丘駐渦式火焰穩(wěn)定器(如圖10所示);為適應(yīng)沙丘駐渦穩(wěn)定器組織燃燒的特點(diǎn),重新調(diào)整了燃油濃度分布,修改了穩(wěn)定器和燃油總管的固定系統(tǒng)。新穩(wěn)定器的總堵塞比減小5.4個(gè)百分點(diǎn),加之良好的流線形,可以降低流體阻力。理論計(jì)算表明:沙丘穩(wěn)定器的總壓恢復(fù)系數(shù)能提高1個(gè)百分點(diǎn)以上。沙丘穩(wěn)定器中間的拱形效應(yīng)和尖角的抽吸作用,可以改善火焰穩(wěn)定性。其復(fù)雜的火焰前鋒如果組織得好,也能提高加力燃燒效率。預(yù)計(jì)可增大發(fā)動(dòng)機(jī)推力約0.5%~0.7%,耗油率也能有所改善。3.1.5結(jié)構(gòu)材料的增加為減輕發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量,提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比,將低壓壓氣機(jī)第1級(jí)轉(zhuǎn)子葉片、盤以及高壓壓氣機(jī)第6、7級(jí)轉(zhuǎn)子葉片、盤、鼓等零部件的結(jié)構(gòu)材料,由原來的合金鋼改為鈦合金和高溫鈦合金。3.2發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試為驗(yàn)證推力增大型的總體氣動(dòng)設(shè)計(jì)方案的綜合效果,將已工作350h的“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)改裝成推力增大型發(fā)動(dòng)機(jī)的驗(yàn)證機(jī),對(duì)該驗(yàn)證機(jī)采取了上述前4項(xiàng)改進(jìn)措施。于2003年和2005年進(jìn)行了2次驗(yàn)證機(jī)試車,主要試車內(nèi)容為起動(dòng)試驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)性能調(diào)試、加速性試驗(yàn)。試車取得圓滿成功,各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值,試車數(shù)據(jù)有良好的重復(fù)性。發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能的改善幅度見表1。從表1可以看出:在推力大幅度提高的同時(shí),耗油率顯著降低,經(jīng)濟(jì)性得到明顯改善。在相同載油量的情況下,可增大飛機(jī)航程和作戰(zhàn)半徑,縮短起飛滑跑距離和提高爬升率等。值得指出的是,在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比原型機(jī)還低2%,且渦輪排氣溫度未超過設(shè)計(jì)值的情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)的性能已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。這表明其可靠性和耐久性將可能優(yōu)于原型機(jī)的。在1臺(tái)性能已衰減的舊發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上改裝的驗(yàn)證機(jī),首次裝配試車性能就超過設(shè)計(jì)值,表明“昆侖Ⅱ”發(fā)動(dòng)機(jī)的性能還有一定裕度。發(fā)動(dòng)機(jī)外廓尺寸、安裝節(jié)位置及形式均與“昆侖”系列發(fā)動(dòng)機(jī)的相同,具有安裝互換性?！袄觫颉卑l(fā)動(dòng)機(jī)保留了維護(hù)性好的優(yōu)點(diǎn):脫后機(jī)身不必拆承力環(huán)和機(jī)尾罩;對(duì)于雙發(fā)飛機(jī),其左、右發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)能互換,可以減少備份發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量。4第1型:中國(guó)第1型QD-128燃?xì)廨啓C(jī)(如圖11所示)是按“軍用技術(shù)向民用轉(zhuǎn)移”的方針,由“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)派生發(fā)展的中國(guó)第1型具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)。4.1基本數(shù)據(jù)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下,該燃?xì)廨啓C(jī)的基本數(shù)據(jù)見表2。4.2燃?xì)獍l(fā)生器的改進(jìn)在繼承“昆侖”航空發(fā)動(dòng)機(jī)成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上,為滿足工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的使用要求,進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。其主要改動(dòng)為:取消加力燃燒室;按照延長(zhǎng)壽命和用天然氣作燃料等工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的使用要求,對(duì)燃?xì)獍l(fā)生器進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì);全新設(shè)計(jì)高效、長(zhǎng)壽命2級(jí)動(dòng)力渦輪;新設(shè)計(jì)低流阻進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣蝸殼。4.2.1燃?xì)獍l(fā)生器的燃料和設(shè)備QD-128燃?xì)廨啓C(jī)(如圖12所示)燃?xì)獍l(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)與“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī)的相同,主要改動(dòng)如下:(1)降低最高工作轉(zhuǎn)速(降低了約1000r/min);(2)降低最高渦輪前溫度(降低了約150K左右);(3)燃燒室改為可使用天然氣和燃油2種燃料;(4)發(fā)動(dòng)機(jī)的附件傳動(dòng)機(jī)匣、密封系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)做適應(yīng)性修改;(5)新設(shè)計(jì)全權(quán)限數(shù)字電子燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)和安全運(yùn)行保護(hù)系統(tǒng);(6)為降低成本,某些冷端機(jī)件改用較便宜的材料。與母型航機(jī)相比,燃?xì)獍l(fā)生器的最高工作轉(zhuǎn)速和渦輪前溫度都有較大幅度的降低,從而使轉(zhuǎn)子的最大離心負(fù)荷、熱端件的最高熱負(fù)荷,以及所有機(jī)件的最大氣動(dòng)負(fù)荷都相應(yīng)較大幅度地減小,從而有利于大幅度地延長(zhǎng)使用壽命。由于燃?xì)獍l(fā)生器約有85%~90%的零、部件與母型航機(jī)的相同,因此,燃?xì)獍l(fā)生器的部件性能和結(jié)構(gòu)試驗(yàn)可以大大簡(jiǎn)化,或直接沿用母型航機(jī)的大量試驗(yàn)結(jié)果,有利于獲得好的可靠性。較高的繼承性和通用性,亦可降低研制和生產(chǎn)成本。4.2.2級(jí)動(dòng)力齒輪動(dòng)力渦輪氣動(dòng)力設(shè)計(jì)采用全三維有黏氣動(dòng)力計(jì)算程序、葉型后部加載、復(fù)合彎扭導(dǎo)向葉片、葉片尾跡管理等先進(jìn)技術(shù),使2級(jí)亞聲速動(dòng)力渦輪效率高達(dá)91%以上,比英國(guó)斯貝SK15HE的2級(jí)動(dòng)力渦輪效率高4個(gè)百分點(diǎn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則充分吸取國(guó)際知名工業(yè)燃機(jī)的經(jīng)驗(yàn),突出高可靠性和長(zhǎng)壽命。動(dòng)力渦輪為由后輸出軸懸臂支承的2級(jí)軸流式自由渦輪(如圖13所示),由進(jìn)氣擴(kuò)壓器、導(dǎo)向器、轉(zhuǎn)子、軸承系統(tǒng)及排氣蝸殼等部分組成。2級(jí)動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子之間及盤軸之間皆用能自動(dòng)對(duì)心的圓弧端齒傳扭;2級(jí)工作葉片均帶高減振性鋸齒冠;選用承載能力強(qiáng)的工業(yè)滑動(dòng)軸承;5片1組復(fù)合彎扭精鑄導(dǎo)向葉片,漏氣少,徑向可自由膨脹。對(duì)動(dòng)力渦輪,采用全三維有限元應(yīng)力分析技術(shù),進(jìn)行強(qiáng)度、振動(dòng)和壽命設(shè)計(jì)。排氣蝸殼內(nèi)設(shè)有低流阻排氣擴(kuò)壓器。4.3qd-133燃?xì)廨啓C(jī)航機(jī)已進(jìn)行的大量零、部件和整機(jī)試驗(yàn),為QD-128燃?xì)獍l(fā)生器的可靠運(yùn)行奠定了較好的基礎(chǔ)。QD-128燃?xì)廨啓C(jī)在出廠之前,對(duì)改動(dòng)的有關(guān)部件和針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的使用要求進(jìn)行了必要的試驗(yàn),對(duì)整臺(tái)機(jī)組的協(xié)調(diào)運(yùn)行進(jìn)行了調(diào)試。由于廠內(nèi)沒有天然氣源,試驗(yàn)都是用航空煤油作燃料進(jìn)行的。4.3.1試驗(yàn)系統(tǒng)的選擇主要有燃燒室點(diǎn)火試驗(yàn)、全環(huán)形燃燒室溫度場(chǎng)試驗(yàn)、壓氣機(jī)葉片清洗裝置試驗(yàn)、動(dòng)力渦輪葉柵吹風(fēng)和轉(zhuǎn)子葉片的振動(dòng)疲勞試驗(yàn)、改進(jìn)的潤(rùn)滑系統(tǒng)及軸承試驗(yàn)、石墨漲圈試驗(yàn)、液壓馬達(dá)起動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)、燃料系統(tǒng)試驗(yàn)、全權(quán)限數(shù)字電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)及安全運(yùn)行保護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)等。4.3.2燃?xì)獍l(fā)生器的調(diào)試對(duì)不裝動(dòng)力渦輪、改裝航機(jī)的可變面積噴管單獨(dú)進(jìn)行燃?xì)獍l(fā)生器的調(diào)試,是燃機(jī)試車中不可缺少的重要步驟。進(jìn)行了燃?xì)獍l(fā)生器的起動(dòng)、穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速遞增與遞減,各種控制功能的檢查和調(diào)試。對(duì)各截面壓力、溫度,整機(jī)振動(dòng),關(guān)鍵部位的腔溫、腔壓、壁溫,排氣溫度場(chǎng)、各系統(tǒng)監(jiān)控參數(shù),及整機(jī)的燃?xì)夤β屎秃挠吐实戎饕阅軈?shù)進(jìn)行了測(cè)量。調(diào)整了燃?xì)獍l(fā)生器的工作狀態(tài),使產(chǎn)生的燃?xì)夤β蔬_(dá)到了設(shè)計(jì)值。4.3.3“運(yùn)轉(zhuǎn)項(xiàng)目”方案由于動(dòng)力渦輪部件的“熱吹風(fēng)運(yùn)轉(zhuǎn)”試驗(yàn)設(shè)備尚未建成,只好用整個(gè)機(jī)組的“零負(fù)荷”運(yùn)轉(zhuǎn)試車代替,以便對(duì)動(dòng)力渦輪的制造、平衡和裝配質(zhì)量進(jìn)行檢查,并對(duì)其機(jī)件進(jìn)行初步磨合;對(duì)動(dòng)力渦輪的有關(guān)腔溫、腔壓,及潤(rùn)滑系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,檢查其可靠性;在零負(fù)荷下緩慢遞增轉(zhuǎn)速,直至動(dòng)力渦輪最高設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速,檢查其振動(dòng)特性。4.3.4機(jī)組的試驗(yàn)驗(yàn)證用WP6發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)作為負(fù)載,通過專用增速齒輪箱與動(dòng)力渦輪相聯(lián),進(jìn)行整個(gè)機(jī)組的有負(fù)載試驗(yàn)。經(jīng)過幾次調(diào)試,便達(dá)到了設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和設(shè)計(jì)功率。QD-128燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組從設(shè)計(jì)到廠內(nèi)試驗(yàn)、達(dá)到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和設(shè)計(jì)功率,僅用了3年時(shí)間,足以顯示出“航機(jī)改燃機(jī)”的優(yōu)越性。4.3.5負(fù)載式發(fā)電機(jī)在出廠前,根據(jù)燃油和天然氣的熱值、比重等參數(shù)存在的差別,設(shè)計(jì)、制造并更換上天然氣總管和噴嘴