注重发动机执役安全 展开极点环境“探边了解”

  空天动力，广义上包括一切的航空和航天动力设备，包括航空发动机、火箭发动机等，有时也特指接近空间飞翔器的动力设备。空天动力是航空航天飞翔器的“心脏”，更是国家安全不可或缺的战略支撑。

  近来举办的第780次香山科学会议上，50余位专家齐聚一堂，就空天动力结构执役安全科学范畴前沿问题建言献计。“空天动力结构执役损坏与飞翔安全直接相关，是限制空天动力自主立异与牢靠运用的瓶颈问题之一。”我国科学院院士李应红说。

  在李应红看来，影响空天动力结构安全的重大问题最重要的包括转子-轴承体系在杂乱载荷下引起的抱轴和损害，叶片、叶盘超高周疲惫导致的开裂，叶片被“鸟”打坏及叶片与叶匣剧烈磕碰导致的“钛火”等。

  西安交通大学机械工程学院教授曹宏瑞介绍，在极点执役工况下，惯性、冲击等杂乱载荷对转子轴承的影响飞速添加，可能使本来安稳运转的发动机轴承损坏。例如，飞机爬升拉起、横滚等动作产生的附加载荷可高达稳态载荷的15倍以上。因而，发动机研制要尽量考虑空中实在执役工况，防止转子-轴承体系实验时的六合不一致问题。

  “高周疲惫问题已成为发动机执役毛病的首要诱因。”我国飞机强度研讨所所长王彬文说。美国F35战役机上F135发动机的第三级低压涡轮叶片就曾多次产生高周疲惫损坏。

  “吞鸟”“吞砂”等发动机事端也经常产生。2024年，韩国飞机发动机遭鸟撞之后又冲出跑道撞上水泥墙，致100多人逝世。

  “钛火”是金属焚烧的典型事例。特别情况下，高速滚动的钛合金叶片与机匣剧烈碰磨，就像划火柴似的快速起火，短时间形成大损害。“在高温、高压、高速、重载等极点工况下，空天动力结构部分可产生金属焚烧，并敏捷引发动力体系起燃、爆破，乃至整机焚毁，严重威胁飞翔安全。”空军工程大学航空工程学院教授何光宇说，美国F135发动机就曾在2014年因“钛火”事端形成F35战役机全面停飞。

  除了以上重大问题及其实验科学问题，本次会议申请人、西安交通大学机械工程学院教授陈雪峰表明，发动机在研制中需求阅历约10万小时的零部件实验，研制高精尖在线测验设备火烧眉毛。

  参加会议的专家还提出，空天发动机结构安全触及气动热力学、结构力学、资料科学、操控工程等多学科穿插，需求打破规划、资料、工艺、测验、操控等关键技术。

  “应加速树立空天发动机执役安全科学实验设备，展开极点边界条件的‘探边了解’实验，堆集实验数据，探究安全防护新概念、新原理、新方法，为我国空天动力自主立异和安全运用供给支撑。”李应红主张。

  我国航空发动机集团专职类型总师黄维娜表明，一方面要构建航空发动机中心结构转子体系的相关实验与测验设备，模仿实在状态下转子体系结构安全性验证，完成实验进程的牢靠、精准猜测。另一方面要构建发动机结构安全数据集成渠道与仿真中心，完成规划—制作—运用—保护数据的相关办理，树立数实结合的发动机结构安全性规划能力。

  值得一提的是，为了打破传统火油燃料面对的天花板，并完成绿色展开，“油改氢”备受众望。与会专业的人主张，应构建相对齐备的氢能空天动力实验设备，展开相关基础科学理论研讨、氢燃料航空动力预先研讨，为完成碳达峰、碳中和方针注入新动能。