完全自主研制,我国第一型民用涡轴发动机

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1月27日,中国航发自主研制的AES100先进民用涡轴发动机整机结冰适航试验圆满完成,标志着涡轴发动机适航技术取得重要突破填补了国内空白

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AES100发动机是我国第一型完全自主创新研制、具有当代国际先进水平的民用涡轴发动机,可满足5~6吨级双发直升机和3~4吨单发直升机、先进无人机对动力的需求,适用于观光、巡逻、警用和救援等多种领域,市场前景广阔。

整机结冰试验是利用特种设备模拟恶劣的结冰天气条件,验证发动机在这种环境下工作时的安全性和可靠性。

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试验时,科研人员利用设备向发动机进口气流喷射水雾,模拟发动机空中飞行可能遇到的大气云雾结冰环境,来考验发动机在结冰形成和脱落过程中的稳定工作能力。在通过结冰包线等数十个试验项目后,科研人员判定,AES100发动机达到设计目标和适航要求。
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中国工程院院士尹泽勇表示,航空发动机的防结冰设计和试验能力,既是发动机研制的核心技术,也是发动机通过适航取证必须攻克和掌握的技术。我国首次完成整机结冰适航试验,对于加快航空发动机自主研制具有重要意义。预计未来二十年,中小型航空发动机总需求量会达到近1.3万台,总价值超过1300亿元,加快打造更加强劲的“中国心”是发展低空经济重要的支撑。
中国航发1000kW级先进民用涡轴发动机(AES100)于2016年7月立项。

AES100严格按照适航规章CCAR-33部要求研制,采用了中等热力参数、高部件效率及低成本、长寿命、高可靠性技术路线。[1]

AES100具备了当代先进涡轴发动机气动和结构布局特征,由“轴流+离心”组合压气机、环形回流燃烧室、双级燃气涡轮、双级动力涡轮、附件传动等部件以及全权限数字式电子控制(FADEC)系统和健康管理系统组成。发动机寿命、耗油率等技术指标达到当代国际同类涡轴发动机先进技术水平;发动机配有独立的健康管理系统,目标价格与国际同功率级发动机相当,运营维护成本低,全生命周期经济性好,适航取证后可在我国广阔领域安全可靠使用。
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AES100先进民用涡轴发动机总体布局

寿命和可靠性

压气机采用整体叶片盘,应力低、可靠性高;采用了双级燃气涡轮结构,既保证了涡轮高气动效率,又大幅降低了涡轮叶片和轮盘负荷,提高了燃气涡轮蠕变寿命和低周疲劳寿命;新颖的轴承共腔结构,缩短了发动机轴向长度,简化了发动机构型;轴承环下供油技术改善了轴承润滑冷却效果,提高了轴承寿命;部分零部件采用了整环结构,无余量整体精密铸造成形,大幅减少零件数量;附件传动机匣采用了管路内置和成附件集成化方案,使外部管路减少了50%以上,提高了可靠性。

安全性

发动机动力涡轮通过叶片脱落包容性设计,避免因负载丢失导致涡轮破裂击穿机匣,提高了发动机安全裕度;采用双通道全权限数字式控制系统和多余度设计理念,具有燃气涡轮转速和动力涡轮转速双重超转保护功能,提升了系统的安全性;燃油系统、滑油系统以及成附件均采用了防火设计,确保发动机在意外失火危险状态下的安全。创新研发了健康管理系统,拥有机载发动机监控装置(EMU)和地面分析系统两个部分,具有性能预测,寿命管理,振动诊断,润滑系统磨屑检测等功能,可有效地提高使用安全性和维修性。

接下来,AES100发动机还将完成多项适航试验,计划今年取得中国民航适航证,进入应用阶段。未来可满足民用直升机、无人机等多种机型动力需求