一、航空发动机研制需要通用规范
我国航空工业从50年代初成功地仿制苏联战斗机后,1956年秋便着手自行研制喷气教
练机(歼教1)及其发动机(喷发—1A),开始由仿制走上自行研制的道路。航空发动机从教练
机用发动机设计开始,一面积累设计数据.一面摸索研制道路,筹建试验设备,由易到难,由小
到大,逐步推进发动机的研制工作。到70年代韧,十余年的实践表明,发动机研制是一个高技
术、难度大、知识面广、管理复杂的系统工程。按照传统的研制方法,把预研成果用到发动机部
件,把部件装上整台发动机,发动机达到性能要求,运转可靠,有一定的使用寿命,并且达到使
用故障率低,全寿命期费用低等一系列要求,确实有很大的难度,何况刚进人发动机研制大门
的新设计队伍缺少研制经验,研制中难以解决的问题屡见不鲜。
70年代末期,我们搜集到了美国军标航空涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机通用规范,编号为
MIL—E—5007D,MIL—E8593A(以下简称“美军两本通用规范”)。美军的这两本通用
规范是根据其研制多型航空发动机的经验、经过大量试验和统计分析的技术结晶,是新发动机
型号研制的指导性文件。航空工业总公司606所的设计师们认识到它的实用价值,进行了深
入地学习、分析和研究。
原航空工业部发动机局经过分析研究,提出以美军两本通用规范为蓝本.编制我国自己的
通用规范的意见。1980年底,部以1860号文正式向有关单位下达组织编写自己的通用规范
的任务,并得到空军的重视和支持。由于我们与美国的工业体系,国防组织完全不同,发动机
的研制技术水平差距较大,所以我们花费了3年时间分性能、结构、试验、附件4个小组对美国
军标进行了学习、研究和消化,其间每年集中讨论1至2次。初期讨论时,大家意见有分歧,有
的认为这是麻烦,自卡脖子,对通用规范的实际作用和目的认识不足。其后经过几次讨论.
并参阅有关贯彻通用规范以后对发动机型号研制起了促进作用的报道,大家从思想上才确信
通用规范对发动机研制的无可替代的指导作用,认为它既是发动机研制工作的科学管理方法,
又是提高发动机研制质量,提高可靠性、耐久性、维修性的捷径。
由于技术上的差距,对美军通用规范中有些规定我们尚难理解,有些试验因条件不具备而
未能进行,但有了这个蓝本,又经部批准拔出了一批经费,在3年时间里做了大小40多种试
验。在此基础上,1985年开始编写通用规范初稿,1986年与空军联合讨论,经3次
修改后.写
成两本通用规范的送审稿,上报国防科工委批淮,于1987年2月颁布了两本通用规范,其编号
为GJB241-87和GJB242-87(以下简称“我国两本通用规范”)。
二、国外航空发动机通用规范编制情况
从40年代初航空喷气发动机问世以后,航空发动机研制的难度随时间的推移而不断增
加,早期的航空发动机研制过程是设计—制造—试验,出现故障就分解检查、发现问题,对部件
进行修改设计—制造—试验,反复多次直到能运转工作为止。由于当时的技术理论水平低,试
验条件和方法简单.人们难以对发动机内部工作过程进行充分计算分析和验证试验,只能在整
机试车合格后装机飞行,因此发动机可靠性很差,寿命短,在飞行中故障不断,美国研制发动机
型号较多,逐步认识到应使发动机的研制过程尽可能多地暴露故障。在研制过程中规定的程
序和方法,必须经过大量的设计计算、理论分析、部件和整机的验证试验,这样新研制的发动机
具有一定的可靠性和耐久性。
50年代前期,美国根据研制中的计算、试验资料和积累的经验.编制了MIL—E—5007A,
其中规定了最基本的发动机工作极限和性能要求、发动机型号规范的编写格式、批准程序、试
飞前和定型前试验、验收文件和发动机的其它要求。由于世界科学技术日新月异,对发动机研
制要求更加严格,因此,美国在5007A规范的基础上,1959年和1965年先后修订出版了
5007B、5007C,1973午10月15日颁布了MIL—E—5007D。根据美国报道,发动机通用规范
20多年来作了4次修改、平均大约6年修改1次。每次修改都是对上一代发动机研制的经验
总结,为下一代发动机研制指出重点方向。70年代初,美国研制推重比8一级的F100—Pw
—l00发动机和F404—GE—400发动机都是根据5007D通用规范与空海军协商编制的型号
规范研制完成的。
70年代以后,飞机对发动机的性能、可靠性耐久性要求愈来愈高,5007D通用规范早已不能满足飞机的需求。80年代韧,美国空海军在5007D的基础上又对通用规范作了修订。
1)1983午9月美海军修订颁布的MIL—E—005007E(AS)《航空涡喷、涡扇发动机通用规
范》,封面标明系草案、待正式发布、供海军用。其中保留5007D的两个阶段定型,而修改了具
体内容,把两个阶段的名称由初飞规定试验(PFRT)改名为初飞规定(FFR),用60h的加速模拟任务持久试车(ASMET)的任务循环取代60h(6x10)的持久试车,并在其前后增加5h的上下台阶推力瞬变试车。把定型试验(QT)改名为生产许可(PR),并用两台发动机各试两个150h(6x 25)持久试车,而用至少300h的加速
模拟任务持久试车的任务循环,并在其
前后增加25h上下台阶推力瞬变试车,以考核发动机
低循环疲劳寿命,加重了发动机结构强度考核载荷和工作时间。
2)继美军于1984年11月颁布MIL—E一1783(发动机结构完整性大纲》(ENSIP)以
后,美空军于1985年颁布了修订的MIL—E—87231(URAF)(航空涡喷、涡扇发动机军用规
范》。此规范将发动机结构完整性大纲纳入规范的结构强度方面的内容,规范分为正文和
手册两大部分,正文的内容简单,手册作为正文的补充,并以说明、指导、经验教训3部分做为
具体实用性介绍和推荐各种数据,使用更为方便。规范突出的修改是将5007D的两个阶段定
发动机型号型改为初飞审批、全飞审批、初用审批和工作能力审批4个阶段定
型。为了提高发动机的可靠性和耐久性,尽量使发动机在研制试验时模拟实际飞行条件.把
5007D中的150h持久试车用加速任务试验来代替,与美海军采用方法有所不同。由
于条件限制,贯彻这本规范的信息来源较少,无法与海军的军标作分析比较。
3)美海军颁布修订5007E(AS)”以后,发现发动机在研制阶段考核试验工作仍然做的不
够,在研制过程中暴露故障不够充分、外场使用时故障率仍然较高,于是,相隔不到5年,于
1988年又颁布了MIL—E—005007F(AS),该标准名称不变,仍在封面标明是规范草案,以
后将再修订。5007F(AS)修订约重点是将5007E(A3)规定的两个阶段定型,改为3个阶段,
即首飞定型(PFQ)、小批量投产定型(LPQ)和大批量投产定型(FPQ),也就是将5007E(AS)的
生产许可,分为小批量投产和大批量投产两个阶段定型,增加加速模拟任务持久试车的工作,
严格考核新研制发动机的结构强度,提高发动机的可靠性和耐久性。
4)英国于1987年5月颁布了DEFSTAN00971《航空燃气涡轮发动机通用规范),取代
1967年的军标D.ENG.RD2300和D.ENG,RD 2100。该规范的特点是根据英R·R公司的研
制经验,吸取美国5007D、8593A及1783的优点,并把涡喷、涡扇、涡桨、涡轴发动机规范合为
一体.形成—本规范,内容更加完善,要求更加具体,使用更为方便.是一本以设计、制造、试验
验证为主要内容的通用规范。发动机研制程序分为试飞许可(PFC)和定型试验(QT)两个阶
段,根据发动机的型别不同分别规定试车循环小时,仍以150h(6x 25)持久试车为基础,与
5007D及我国的通用规范的规定很接近c
英国规范对发动机结构强度要求,既参考美军标1783、5007D、8593A,又有英国自已的强
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