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铁流:建国初期自主设计的航空发动机

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发表于 2016-9-7 22:32:46 | 显示全部楼层 |阅读模式
  经过1951-1956年,对M11、涡喷5等苏式航空发动机的仿制,中国不仅从苏联引进了生产设备和生产工艺,更积累了航空发动机的生产和设计经验(虽然是非常有限的经验),为自主设计航空发动机打下了基础。

  50年代中期,中国决定自主设计飞机,于1956年10月成立第一设计室(现601所)和第二设计室(现606所)。

  第一设计室专门设计飞机,与沈飞配套,由徐舜寿负责;第二设计室专门设计航空发动机,与410厂配套,在技术业务方面由吴大观负责(吴不是一把手)。

  徐舜寿和吴大观都是我国航空工业的元老级人物,都是国民政府40年代公费留学培养的人才。民国时代非常奇葩,一方面文盲遍地,另一方面通过公派精英到欧美留学,着实培养了不少人才,非常类似于今天的南亚某大国。在40年代被日本航空兵虐杀后,民国政府痛定思痛,先后派出4批留学生前往欧美留学。

  因为当时中国对外渠道基本被日本封锁,几乎都要走驼峰航线到印度后再辗转到英、美,驼峰航线凶险无比,而且还有可能遭遇日军战机拦截。因此这批留学生离开祖国之时皆抱必死之心,他们不仅天资秉异,而且满怀航空救国热情,徐舜寿、吴大观、陆孝彭、黄志千都是其中杰出代表。

  徐舜寿在16岁时考取了清华大学机械系航空工程组,40年代赴美留学,曾在麦克唐纳飞机公司参与FD-1、FD-2飞机的设计工作。回国后在南京国民政府空军第二飞机制造厂从事气动力研究和飞机设计,担任中运2号和3号飞机的总体设计和性能计算工作。1949年,南昌第二飞机制造厂迁往台湾,徐舜寿以送妻小回乡为由,辗转至解放区,投身新中国航空工业建设。
(徐舜寿)

  吴大观于40年代赴美学习航空发动机技术,在美国莱可敏航空发动机厂以设计试验工程师名义学习深造期间掌握了机械加工技术,并成为美国自动车工程师学会会员。在普惠航空发动机公司学习期间,学习了喷气发动机离心压气机叶轮和涡轮部件的制造技术,是一位既懂发动机设计,又懂发动机制造的双料人才。
(吴大观)

  第二设计室成立之初有100人,人才源自哈尔滨航空发动机厂、南京航空工业专科学校和沈阳航空发动机厂设计科。因这批人当中大半是学活塞式发动机或者从事发动机制造和维修的,在喷气发动机设计理论和设计方法缺乏理论基础和经验积累。

  因此,在410厂生产涡喷5的过程中,第二设计室全员驻厂学习,边学边琢磨怎么设计喷气式发动机。

  在50年代中期到60年代初的自主设计过程中,基本采用将引进自苏联的成熟发动机放大或缩小设计,或将几种技术较成熟的发动机组合修改的模式,而且不少发动机因飞机项目下马而夭折,发动机与飞机配套研发的模式遗祸初显,并将在之后几十年的时间里反复出现。

  涡发1和歼教1

  1956年10月,第一设计室和第二设计室开展歼教1和涡发1的设计。

  1957年,歼教1技术被冻结,空军的领导带着苏联顾问来审核。苏联顾问看了技术资料后说,“飞机飞行性能有限,做不了特技”。

  第一设计室的人表示,“歼教1是中级教练机,重在保障安全性和完成基本的训练任务,速度和飞行性能位居次列。”

  苏联专家被说服了,但空军一个处长表示,“必须有战斗机的飞行性能,否则就不采购。”在评审会上,他更是说出了“你们设计的东西不行,宁愿买美国的T33教练机,也不要歼教1。”这样的“豪言壮语”。

  最后折中方案是不对气动外形进行修改,通过提升发动机推力获得更好的飞行性能。在重新设计了机匣、离心压气机、燃烧室、涡轮转子等部件后,将涡发1的1.2吨推力提升到1.6吨。1958年7月26日,歼教1首飞成功。

  那位专门挑刺处长、刘亚楼曾讽刺他是“领导里的专家,专家里的领导,本事不大,架子不小。”他为那句话——“你们设计的东西不行,宁愿买美国的T33教练机,也不要歼教1。”在文革中付出了代价。
(歼教1)

  因为当时中国没高空台,涡发1所有试车都是在地面进行的。显然歼教1不可能贴着地面飞。因此歼教1后来并未量产,已生产的几架在使用中也被严禁飞到4000米以上的高度。

  红旗1和东风104

  东风104的设计方案由苏联专家提出,但只给了个大概框架,具体怎么设计需要中国设计师来完成。徐舜寿为研制东风104战机,找到吴大观,问他能不能以涡喷6为基础进行放大设计,使新发动机的推力提升到4吨。

  正在两人开始着手设计东风104红旗1涡喷发动机之时,却因正值大跃进运动,飞机的技术指标也随政治运动开始大跃进。领导认为,“设计指标这么保守怎么行!”要求新飞机要超越米格19,于是东风104项目下马,红旗1在还未进入实质研制阶段就随东风104一道下马。

  红旗2和东风107

  东风104项目下马后,徐舜寿启动了东风107项目,东风107是基于米格19的改进版本,东风107最大飞行马赫达到1.8,安装2台发动机,每台发动机的推力达4.2吨,设计思路是放大涡喷6,利用现有的涡喷6的技术设计红旗2。

  因哈军工的东风113的飞行纸面性能是丧心病狂的双25(飞行速度2.5倍音速,飞行高度2.5万米),某领导向徐舜寿施压,要求提高设计指标,徐舜寿直言力劝。

  1960年,东风107、东风113相继下马,红旗2因失去装机对象而下马。
活塞8

  在中苏论战后,苏联开始对中国实施禁运政策,其中,活塞式发动机也名列禁运黑名单。

  前面说了活塞式发动机是被历史淘汰的产品,那为何苏联还要对中国禁运呢?

  其实,只要回顾50年代的几次战斗就豁然开朗了。

  一江山岛战役解放军用的是伊尔10和图2;海南与美国航空母舰对持,解放军用的是米格15和图2;平定西藏叛乱解放军用的是图2和图4;猎杀台湾夜间侦察机解放军用的是图4和歼5。

  至于引进的伊尔28,不仅数量较少,而且形成战斗力也需要时间。

  因此,在60年代初,中国轰炸机主力机型高度依赖活塞式发动机。如果无法设计生产自己的高性能活塞式发动机,中国空军的轰炸机和运输机就有可能陷入缺乏发动机的困境。

  危难之时,120厂临危受命,开始研发活塞8。哈飞非常具有想象力,而且敢想敢做,将从苏联引进的阿什82B发动机的主体与阿什82Т发动机的减速器组合成新的发动机,将原本两款用于直升机的发动机组合修改为运输机发动机,实现了一机四用——图2、伊尔14、伊尔12和C46都装载活塞8。

  可以说,在60年代初,活塞8是中国航空发动机为数不多的亮点。

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