WS-15全稱渦扇(shan)15“峨眉”渦扇(shan)發(fa)動機,是為(wei)我國第(di)五代戰斗機而研(yan)(yan)制(zhi)的(de)小涵道比推力(li)矢(shi)量(liang)渦扇(shan)發(fa)動機,主(zhu)要用于第(di)五代雙發(fa)隱身戰斗機殲(jian)-20。由606所、624所、614所、410廠(chang)(chang)、430廠(chang)(chang)和113廠(chang)(chang)等單位專家組織研(yan)(yan)制(zhi),在2006年(nian)5月首(shou)次臺(tai)架運轉試車(che)成(cheng)功。
這(zhe)標志(zhi)著(zhu)我國在自主(zhu)研制航(hang)空發動機(ji)的(de)道路上(shang)又實現了歷史性跨越(yue),在研制我國第(di)四代戰斗機(ji)的(de)征(zheng)程上(shang)邁出了堅實的(de)一步(bu)。2011年中航(hang)黎明完成了ws-15驗證機(ji)的(de)交(jiao)付。
從中國(guo)燃氣渦(wo)輪研(yan)究院(624所)工作會上獲悉,我(wo)國(guo)自(zi)行研(yan)制的(de)(de)推重比為9的(de)(de)渦(wo)輪風扇航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)核(he)心(xin)機CJ2000于2005年(nian)4月(yue)14日(ri)首次(ci)點火(huo)成功后,推重比為9的(de)(de)渦(wo)輪風扇航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)核(he)心(xin)機已于2005年(nian)7月(yue)上旬在(zai)臺架(jia)運轉試(shi)車(che)時,各種性能完全達(da)到了設計指標,轉速推到地面最高轉速(換(huan)算轉速102.2%)-----“峨眉”航(hang)空(kong)發(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)技術驗證機在(zai)2006年(nian)5月(yue)首次(ci)臺架(jia)運轉試(shi)車(che)成功。2009年(nian)6月(yue)“峨眉”發(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)原型機將完成FRET(飛行前鑒定(ding)試(shi)驗階段),2013年(nian)3月(yue)發(fa)動(dong)(dong)機完成設計定(ding)型試(shi)驗。
中俄(e)于(yu)1992年(nian)春天開(kai)始展開(kai)艱苦(ku)談判,在經過3年(nian)的(de)(de)(de)拉(la)鋸之后,因為俄(e)羅斯(si)的(de)(de)(de)經濟狀(zhuang)況(kuang)很差(cha),用(yong)于(yu)軍工科(ke)(ke)研的(de)(de)(de)經費(fei)很少很少,又因為在92年(nian)明斯(si)克馬丘(qiu)麗莎會議雅克-141被終(zhong)止后,R-79發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)沒(mei)有(you)了(le)使用(yong)對(dui)象,又沒(mei)有(you)其(qi)他的(de)(de)(de)戰斗機(ji)(ji)使用(yong)此(ci)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji),所以“聯盟”航空(kong)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)科(ke)(ke)研生產(chan)聯合(he)體(原(yuan)圖曼斯(si)基發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)設(she)計局)的(de)(de)(de)經濟狀(zhuang)況(kuang)很差(cha),在這種狀(zhuang)況(kuang)下,1995年(nian)6月(yue),中俄(e)簽(qian)訂了(le)轉讓R-79發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)生產(chan)許可證的(de)(de)(de)協定。1996年(nian)8月(yue),俄(e)羅斯(si)的(de)(de)(de)“聯盟”航空(kong)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)科(ke)(ke)研生產(chan)聯合(he)體向中國方面交付了(le)R-79發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)全套設(she)計圖紙及技術(shu)資料,特別是引進了(le)制(zhi)造(zao)R-79發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)核心機(ji)(ji)的(de)(de)(de)生產(chan)設(she)備及生產(chan)制(zhi)造(zao)工藝資料。遺憾的(de)(de)(de)是用(yong)于(yu)雅克-141的(de)(de)(de)R-79B-300發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)矢量噴管技術(shu)卻(que)沒(mei)有(you)得到(dao)。
后來(lai),1998年亞洲金融(rong)危機(ji)(ji)時(shi)俄(e)羅斯經濟(ji)也(ye)陷入多重危機(ji)(ji),中國此時(shi)不僅(jin)購買了用于雅克-141的R-79B-300發(fa)動(dong)機(ji)(ji)矢(shi)量噴管技(ji)術,同時(shi)也(ye)取得了莫斯科聯盟航空(kong)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)科技(ji)集團(tuan)研(yan)制的推力(li)為(wei)(wei)20噸(dun)的R179-300發(fa)動(dong)機(ji)(ji)設計方(fang)案和(he)R-79M的設計圖(tu)紙和(he)技(ji)術資(zi)料(liao)。R179-300發(fa)動(dong)機(ji)(ji)這(zhe)臺發(fa)動(dong)機(ji)(ji)是為(wei)(wei)垂直(zhi)起飛殲擊機(ji)(ji)雅克141研(yan)制的R-79V-300發(fa)動(dong)機(ji)(ji)的進一(yi)步發(fa)展。
在(zai)這種(zhong)背(bei)景(jing)下,1996年初,江(jiang)和甫協同劉大(da)(da)響院士負(fu)責組織“九五”國(guo)防重大(da)(da)背(bei)景(jing)(垂直起降殲擊機(ji)(ji)的(de)(de)(de)計劃(hua))的(de)(de)(de)預研(yan)(yan)項目——某新型(xing)渦扇發動(dong)機(ji)(ji)(以(yi)(yi)R-79發動(dong)機(ji)(ji)為(wei)基(ji)礎進行深度(du)開發)關(guan)(guan)鍵技術(shu)預研(yan)(yan)工作(zuo)。組織完成(cheng)R-79發動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)核心(xin)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)測繪(hui)仿制工作(zuo);R-79發動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機(ji)(ji)、燃燒室、渦輪三(san)大(da)(da)核心(xin)部(bu)件等比例的(de)(de)(de)測繪(hui)仿制工作(zuo)。進行理論方法、計算方法和試驗方法的(de)(de)(de)探索研(yan)(yan)究;以(yi)(yi)突破(po)先進部(bu)件關(guan)(guan)鍵技術(shu)為(wei)主,重點圍繞(rao)三(san)大(da)(da)高壓(ya)(ya)部(bu)件等比例全尺寸試驗件的(de)(de)(de)工程設(she)計和試制及試驗以(yi)(yi)及其相(xiang)關(guan)(guan)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)、控制等系統進行綜(zong)合應用研(yan)(yan)究,在(zai)三(san)大(da)(da)核心(xin)部(bu)件的(de)(de)(de)測繪(hui)仿制中,大(da)(da)膽倡(chang)導采用了航空動(dong)力(li)許(xu)多前沿(yan)設(she)計技術(shu)成(cheng)果和大(da)(da)量應用新材料(liao)、新工藝,從而(er)突破(po)了120余項關(guan)(guan)鍵技術(shu)。
按照飛機(ji)任務要(yao)求(qiu),“峨眉”航空發動機(ji)在循環參(can)數(shu)選擇上采用較高(gao)的渦(wo)(wo)輪(lun)進口溫度、中等總增(zeng)壓比和(he)比較低的涵道比。采用的新技術主(zhu)要(yao)有(you)損傷(shang)容(rong)限和(he)高(gao)效(xiao)率(lv)的寬弦(xian)葉片(pian)、三(san)維粘(zhan)性葉輪(lun)機(ji)設(she)計(ji)方法、整體葉盤(pan)結構的風扇和(he)壓氣機(ji)、單晶(jing)氣冷渦(wo)(wo)輪(lun)葉片(pian)、粉末(mo)冶金渦(wo)(wo)輪(lun)盤(pan)、刷式封嚴、樹脂基復(fu)合材料(liao)外涵機(ji)匣、整體加力燃燒室(shi)設(she)計(ji)、陶(tao)瓷基復(fu)合材料(liao)噴管調節片(pian)、三(san)元(yuan)矢(shi)量噴管和(he)具(ju)有(you)故(gu)障診斷和(he)狀態(tai)監控能力的雙余度全權數(shu)字電子控制(zhi)系統。發動機(ji)由(you)10個單元(yuan)體組(zu)成(cheng)。
進氣口:
進氣(qi)口采用全鈦(tai)結(jie)構(gou)環(huan)形(xing)進氣(qi)機匣,帶18個(ge)可變彎度的(de)進口導(dao)流葉片,其前部(bu)(bu)為(wei)徑向支板,后部(bu)(bu)為(wei)可調部(bu)(bu)分,前緣則以來自高壓壓氣(qi)機的(de)空氣(qi)防冰。
風扇:
風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)采(cai)用3級軸流(liu)式(shi)寬弦實心鈦合金風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)葉(xie)片,第(di)1級風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)葉(xie)片采(cai)用寬弦設(she)計,風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)葉(xie)片可(ke)拆(chai)(chai)換,帶(dai)有中(zhong)間凸臺。第(di)2和第(di)3級風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)為用線性摩擦焊技術焊接(jie)成的(de)整(zheng)體葉(xie)盤(pan)結(jie)構。風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)機匣是(shi)整(zheng)環結(jie)構,風(feng)(feng)(feng)(feng)扇(shan)(shan)轉子(zi)作(zuo)成可(ke)拆(chai)(chai)卸的(de),即第(di)2級盤(pan)前、后(hou)均(jun)帶(dai)鼓(gu)環,分別與第(di)1、3級盤(pan)連接(jie)。增(zeng)壓比約(yue)為4.01。3級靜子(zi)和轉子(zi)均(jun)為三維(wei)流(liu)設(she)計。
高壓壓氣機:
高壓(ya)壓(ya)氣機(ji)(ji)采(cai)用(yong)(yong)6級(ji)軸流(liu)設計,增壓(ya)比(bi)7.16。前3級(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)為(wei)整體葉盤(pan)(pan)結構,是在鍛坯上用(yong)(yong)電化學加(jia)工出來(lai)的。后(hou)3級(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)葉片(pian)通過燕尾形榫頭與盤(pan)(pan)連接。前3級(ji)定子(zi)(zi)葉片(pian)材料為(wei)鈦(tai)(tai)合金。轉(zhuan)子(zi)(zi)為(wei)電子(zi)(zi)束(shu)焊和螺栓連接的混(hun)合結構,采(cai)用(yong)(yong)三維流(liu)技術設計。定子(zi)(zi)部分進口導流(liu)葉片(pian)和第1、2級(ji)靜(jing)子(zi)(zi)葉片(pian)為(wei)可(ke)調,前3級(ji)盤(pan)(pan)用(yong)(yong)高溫鈦(tai)(tai)合金制成,第2級(ji)盤(pan)(pan)前、后(hou)均帶(dai)鼓(gu)環,分別(bie)與第1、3級(ji)盤(pan)(pan)連接。第4~6級(ji)盤(pan)(pan)由鎳基(ji)高溫合金粉(fen)末冶金制成,用(yong)(yong)電子(zi)(zi)束(shu)焊焊為(wei)一體,用(yong)(yong)長螺栓前與第3級(ji)盤(pan)(pan)連在一起(qi)。鈦(tai)(tai)合金整體中介機(ji)(ji)匣(xia)和對開的壓(ya)氣機(ji)(ji)機(ji)(ji)匣(xia),設有孔(kong)探儀(yi)窺孔(kong),用(yong)(yong)以觀察轉(zhuan)子(zi)(zi)和其他部件。
燃燒室:
燃(ran)燒(shao)(shao)室(shi)采(cai)用(yong)短環(huan)燃(ran)燒(shao)(shao)室(shi),火焰筒(tong)(tong)采(cai)用(yong)激光(guang)打孔的多孔結構(gou)進行冷卻,火焰筒(tong)(tong)為(wei)整體(ti)(ti)雙(shuang)層(ceng)浮壁結構(gou),外層(ceng)為(wei)整體(ti)(ti)環(huan)形殼體(ti)(ti),采(cai)用(yong)雙(shuang)通路噴嘴,燃(ran)油(you)經22個雙(shuang)錐噴嘴和22個小渦流(liu)杯噴出并霧化,實現無煙(yan)燃(ran)燒(shao)(shao),具有均勻(yun)的出口溫(wen)度場。
高壓渦輪:
高壓渦輪(lun)(lun)采(cai)用單級軸流式,采(cai)用國內(nei)第三代單晶渦輪(lun)(lun)葉片(pian)材(cai)料(liao)、隔熱涂層(ceng)和(he)先進冷(leng)卻結(jie)構。單級軸流式,不帶冠,采(cai)用氣(qi)膜(mo)冷(leng)卻加沖擊冷(leng)卻方式。轉(zhuan)子葉片(pian)和(he)導(dao)向(xiang)(xiang)器(qi)葉片(pian)材(cai)料(liao)均(jun)為(wei)國內(nei)第三代單晶材(cai)料(liao),葉身(shen)上(shang)有物理氣(qi)相沉(chen)積的隔熱涂層(ceng)。機匣(xia)內(nei)襯扇(shan)形段通過(guo)冷(leng)卻空氣(qi)進行葉尖間隙控制(zhi)。轉(zhuan)子葉片(pian)和(he)導(dao)向(xiang)(xiang)器(qi)可單獨(du)更(geng)換。渦輪(lun)(lun)部件采(cai)用單元體(ti)結(jie)構設(she)計,由渦輪(lun)(lun)轉(zhuan)子、導(dao)向(xiang)(xiang)器(qi)、渦輪(lun)(lun)機匣(xia)、渦輪(lun)(lun)后機匣(xia)和(he)軸承機匣(xia)等五個組件組成。
低壓渦輪:
低(di)壓(ya)渦(wo)輪(lun)采用單級軸(zhou)(zhou)流式,與高壓(ya)轉(zhuan)子對轉(zhuan),空心(xin)氣冷轉(zhuan)子葉(xie)片(pian)(pian),帶冠。轉(zhuan)子葉(xie)片(pian)(pian)均可單獨更換,導向器(qi)葉(xie)片(pian)(pian)可分(fen)段更換。仍然采用了(le)低(di)壓(ya)渦(wo)輪(lun)導向器(qi)。低(di)壓(ya)渦(wo)輪(lun)輪(lun)盤中心(xin)開有(you)大孔,以便安裝高壓(ya)轉(zhuan)子的后軸(zhou)(zhou)承。
加力燃燒室:
加力(li)燃(ran)燒室采(cai)用整體(ti)(ti)式,采(cai)用徑(jing)向火(huo)(huo)焰(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi),火(huo)(huo)焰(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)由1圈“V”形中心火(huo)(huo)焰(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)與(yu)36根(gen)徑(jing)向穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)組成(cheng)。徑(jing)向穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)用風扇空氣(qi)冷卻(que),加力(li)筒體(ti)(ti)采(cai)用阻燃(ran)鈦合金以減輕重量,筒體(ti)(ti)內作有(you)隔熱套筒,兩者間的(de)縫(feng)隙中流過外涵空氣(qi)對筒體(ti)(ti)進行(xing)冷卻(que),中心環形火(huo)(huo)焰(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)沿圓周做成(cheng)12段,可(ke)以自由膨脹,整套火(huo)(huo)焰(yan)穩(wen)(wen)(wen)定器(qi)(qi)可(ke)以在發(fa)動機裝在飛機上的(de)條件下進行(xing)更換。
尾噴管:
尾噴管采用全程可調收(shou)斂、擴張三(san)元(yuan)矢量(liang)噴管—在俯仰方向(xiang)可作±10°偏轉。從+10°到-10°的(de)行程中只需1.5秒鐘。用于調整飛(fei)機俯仰飛(fei)行姿態。裝有(you)先進的(de)陶(tao)瓷基復合材料的(de)尾噴管調節片。
控制系統:
控(kong)制(zhi)系統(tong)采(cai)用推力(li)和(he)矢量由(you)雙余度(du)全(quan)權(quan)限(xian)數字電子控(kong)制(zhi)系統(tong)控(kong)制(zhi)(FADEC),按風(feng)扇轉速和(he)核心機壓比調節(jie)發動機工作,有故(gu)障隔(ge)離功能。