韩国自主研发的KF-21战机首次试飞，战斗机研发涉及到哪些技术？
众所周知,航空发动机是战机的“心脏”,其制造技术被誉为“皇冠上的明珠”。战机的飞行动力主要依靠航空发动机的能量输出。韩国自主研发的KF-21战机首次试飞,战斗机研发涉及到哪些技术?详细情况小编来为您报道.
韩国自主研发的KF-21战机首次试飞
据韩国宇航产业公司、韩国防卫事业厅19日通报,韩国自主研制的KF-21“猎鹰”战斗机当天下午首次试飞成功。据了解,试飞原计划上午进行,但因天气条件、视野、能见度等条件限制,改为下午试飞。防卫事业厅表示,KF-21原型机的首次飞行试验,是以非公开形式进行试飞。此外,由于本次试飞是KF-21的首次飞行,因此不会以超音速飞行,而是以400km的时速飞行了30多分钟,检查飞机的基本性能。
据介绍,KF-21“猎鹰”最高飞行速度可达1.81马赫,可搭载7.7吨武器,续航距离达到2900公里,可以在空中交战并拦截由陆路和海路渗透的敌对势力、远程打击防空网。韩国防卫事业厅方面表示,此次KF-21的成功试飞,使韩国成为世界上第8个成功开发超音速战斗机的国家。
战斗机研发涉及到哪些技术?
以第四代航空发动机研发为例:从前期设计到进入工程制造和发展阶段,美国用时9年,欧洲四国联合用时10年。毫不夸张地说,现代航空发动机的研发需要动用举国之力。这也是世界上只有少数国家能够自主研发航空发动机的原因。
20世纪60年代以来,世界各国在航空发动机的研发过程中,总结出“技术验证机-工程验证机-原型机”为核心的样机迭代模式。经过反复验证,样机的可靠性、耐久性将会得到持续提升,直至达到定型标准。这一过程看似简单,但研发出发动机样机仍需解决四大难题:
一是提高增压比。如果将航空发动机比作一个喷气气球,那么内部压力越大,气球飞得越快。为获得更高的增压比、产生更大推力,航空发动机内的空气通常需要经过多级压气机叶片压缩。那么,提升风扇叶片的增压效率至关重要。
如何设计出可靠的风扇叶片?20世纪80年代,英国丹顿教授开发出一套三维叶轮机械数值模拟程序。它可以将空间细分为很多独立单元格,通过计算机模拟计算出各个节点上的流体参数。这些仿真数据可以有效缩减发动机试验时间,国外一家企业使用模拟仿真方法后,研制第四代航空发动机的时间较上一代缩短了5年。
二是增强耐高温能力。军用涡扇发动机的涡轮前温度越高,越有利于提升发动机推力。发动机燃烧室的温度超过2000℃时,涡轮产生的温度将达到1500℃,在这样的高温环境下,一般金属会熔化殆尽,增强发动机内部构件的耐高温能力势在必行。
既然金属难以抵挡超高温,科研人员另辟蹊径——开发陶瓷材料。比如,美国普惠公司开发出的陶瓷基复合材料,可以承受1500℃高温,重量却只有镍基高温合金的1/3,持续在1200℃以上高温下工作具有良好的抗疲劳性。
三是解决承力难题。发动机叶片每分钟转速高达15000-16000转,此时转动叶片的离心力相当于叶片重量的10000倍。航空发动机1个叶片榫头所承受的离心力约为15吨。因此,解决连接榫头承力问题非常重要。
为此,英国罗罗公司反其道而行,直接摒弃连接结构,在新研发的EJ200涡扇发动机上采用整体叶盘结构设计,减少应力集中带来的断裂风险;简化压气机转子结构,使发动机重量减少30%以上,高转速下的承力问题迎刃而解。
四是找出问题隐患。发动机不光是设计出来的,更是试验出来的。一款新研发的航空发动机,必须经过叶片飞脱试验、耐久试验、吞鸟试验等30多种试验,在试车台、高空模拟试车台和试验机上运转上万个小时,以充分暴露发动机的各种问题。
为提高试验效率,国外航空发动机企业开发出智能化试验平台。21世纪初,美国阿诺德工程发展中心的高空台完成了现代化和一体化升级改造,增加了多种故障模拟以及快速诊断排故等功能,可对试验件的功能、性能、安全可靠性进行全面测试评估,加速了航空发动机的研制进程。
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