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说说高空台

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楼主
发表于 2016-12-8 23:51 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

高空台全称“航空发动机高空模拟试车台”,是可以在地面模拟航空发动机空中工作环境条件,并获取发动机高空性能/特性等实验数据的大型实验设备。简而言之,就是在地面人工制造高空飞行条件,使安装在地面的发动机如同在高空工作一样,从而验证和考核发动机性能是否满足设计需求,比如它可以模拟0~30000米高空飞行环境,也可以模拟0~3马赫的速度。

在没有高空台的情况下,一般是将多发大型运输机、轰炸机改装成飞行台来进行发动机飞行试验,但飞行台的飞行高度一般不超过11000米,飞行速度低于0.85马赫,这对先进发动机研究远远不够。同时,由于飞行台工作效率和空间限制,试验周期很长,危险性也很大。

美国国防部和NASA经过对各种航空发动机的研发过程进行调查统计后得出结论,一台现代航空发动机在5~6年的研制周期中,高空实验要进行5000多小时,平均一天3小时。据英国统计,仅仅2周的高空台试验工作量就相当于300次飞行试验。英国上世纪50年代研制发动机时,本计划用火神轰炸机改装的飞行试验台进行试验,一次试验中发动机起火,导致试飞平台坠毁,无奈之下,英国人启用了高空台,结果他们惊喜的发现,原计划一年的飞行试验,在高空台上仅仅用了1个月,这使高空台显示出它极大的价值,并坚定了英国人对高空台的发展的信心。

1937年,德国建立起第一座冲压式发动机高空试验设备。1943年,美国在克利夫兰建立了世界上第一座真正意义上的发动机高空模拟风洞,模拟高度达到16000米,模拟速度达到810km/小时,试验段直径6.1米,曾用于多种活塞发动机的试验。上世纪40年代末,世界航空发动机进入喷气时代,1947年,美国在刘易斯飞行试验推进实验室建设了世界上第一个真正的高空台。

二十世纪40年代至60年代中期是航空科技蓬勃发展阶段,航空涡轮喷气发动机的诞生和发展使飞机突破了音障,并很快发展到两倍以上的音速,在这段时间内,美国建立近10个试验基地,拥有10座高空台,包括几十个高空试验舱。英国建立了3个发动机试验基地,拥有3座高空台,5个高空试验舱。法国建立了一个试验基地,4个高空试验舱。前苏联也建立了一个试验基地,4个高空试验舱。这其中,美国空军阿诺德工程发展中心(AEDC)在1956年耗资7870万美元,建成了世界上第一座推进风洞16T和16S。这是全世界第一座进行全尺寸进气道/发动机/尾喷管联合试验的高空台,能非常真实地模拟飞行时的状态。

80年代,美国投资6.5亿美元,花了近10年时间,在AEDC进行大规模技术改造,在90年代建成了目前世界上最大的航空发动机高空台(AST),舱体直径达8.5米,长度为26米,总空气流量为725kg/s,供气温度从-100℃至800℃;冷却用循环水量达40000立方米/小时,软化水处理能力为70000立方米/小时。

苏联为了适应大型民用涡扇发动机试验研究的需要,80年代末,中央航空发动机研究院(CIAM)决定在杜拉夫耶村基地增建一个直径为10米的特大型高空试验舱,并继续扩建其气源能力。该项目原定1999年投产。后因苏联解体,国家经济困难而中途暂停。

同期,日本和印度也各自投资10亿美元在90年代末启动了各自的航空动力装置试验基地建设计划。
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沙发
 楼主| 发表于 2016-12-9 00:01 | 只看该作者

土鳖是有心气的主,建设独立自主的航空工业体系,是土鳖的梦想,但这实在是太难了,远远超出当初决策者的想象。

本帖最后由 老老狐狸 于 2016-12-9 13:49 编辑

1956年7月才首飞仿制的米格-17,58年就“熟读唐诗三百首,不搞唯米格论”,脱离苏式机头进气模式搞出两侧进气的歼教1。

歼教1的发动机喷发-1A也是自研的,咋个自研法?把米格发动机VK-1拆开、测绘、缩形,至于人家VK-1为什么这样设计?原理、计算过程?不知道!

歼教-1飞机在北京进行飞行汇报表演后,效果很好。飞回沈阳,发现发动机叶片断裂。知其然不知其所以然,以致土鳖自研的第一个喷气式发动机型号和喷气式飞机型号双双夭折。

歼教1、东风104、东风107、东风113……,一连串跟斗跌下来,土鳖开始老老实实打基础。这基础一打,几十年好时光就这么过去了。

气动中心是1968年组建的,到基本实现钱学森、郭永怀60年代的构想,已经新世纪了。目前,这个风洞群是亚洲最大的,放眼全球,也是数得上的。

高空台起步也很早。土鳖58年就开始着手进行航空涡轮发动机高空模拟试验设备的建设,当时是放在沈阳,与苏联合作,但无奈中苏关系恶化,苏联中断了技术支持,只能靠自己独立研究。

1964年,聂荣臻元帅指出:“要抓紧空气动力中心和高空模拟试车台的建设,若再迟迟不动,将来必将造成大的被动。”

涡轮所是65年从发动机所分出来的,其建所的两大任务就是高空台建设和高推预研。离开东北第一大城市来到川西山区,从基建开始,自己设计、制造、安装,到了81年,高空台一期工程主体设备安装到位,下一步该是清理管道、调试设备了,上面给624所定了基调:没钱,高空台缓建5年。

这节骨眼上,要全听上面的停建五年,今天还有没有高空台都成问题了。

74年高空台研究室有128名技术骨干,他们为了国家、为了事业在山沟里奉献了十几二十年,高空台缓建,哗啦一下跑得剩下不到60人了。没人维护,光设备锈蚀就是要命的事儿。没有人才和技术的传承积累,五年十年后还能不能重新拿起来,那是个未知数。

苏联中央航空发动机研究院(CIAM)80年代开建直径为10米的特大型高空试验舱,苏联解体后暂停,俄罗斯政府虽然挤牙缝投入资金将碳钢管道逐步更新为不锈钢,并更换一部分老化的气源机组,但项目重启仍然遥遥无期。直到今天,这台原定99年投用的巨无霸欲哭无声。

刘大响NB,自己动手收尾,抽老技工加入工作组,自己当组长,领着科研人员,再请一些农民打杂,一起动手干他娘的。

先是起草《尽快恢复SB101高空台重点工程建设》的建议书,报请上级争取早日摘掉缓建的帽子,然后开始编写《高空模拟试验技术研究》和《高空台一期工程总体性能调试课题研究》两项建议书:高空台要不来钱,通过其他途径,以其他名义要点经费总可以吧。

上面还是有懂行的。82年,航天航空部发动机局以调试某某设备的名义拨了几百万元,紧接着10月发动机局又把涡扇6下马后结余的专款拨付7000万作为高空台调试费。借用谢光对宋文骢指点迷津那个字“熬”,熬到95年底,高空台终于完成总体调试通过国家验收,这是美、英、俄、法之后第五个。
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板凳
 楼主| 发表于 2016-12-9 00:03 | 只看该作者
本帖最后由 老老狐狸 于 2016-12-9 01:29 编辑

1965年,624所从606所分出,开始在四川江油建设以高空模拟试车台为中心的中国航空动力装置试验研究基地。至70年代末,基地的大部分零部件试验设备陆续建成投产,并开始承担试验研究任务。85年完成SB101高空台一期工程直接排大气调试,86年开始WP13AⅡ发动机考核试验,90年完成二期工程排气冷却器设备安装,1995年12月,SB101高空台完成总体调试通过国家验收,从1965年开始,整整30年。

SB101高空台设备规模在世界上是继美、俄、英、法后居第五位,被称为“亚洲第一台”。1996年,SB101高空台荣获“95全国十大科技成就奖”,1997年荣获“国家科学技术进步特等奖”。

624所在101基础上,研发建造了2号高空舱,此外为了满足涡轴涡桨发动机研制需求,建成SB121高空台。

SB101高空台舱内直径3.7米,长22米,可测最大推力200千牛。整个高空台,主要包括供气系统,试验舱,排气冷却系统,抽气系统和其他附属装置。

供气系统向试验舱内发动机提供合适的温度压力湿度和流量空气,包括压气机,加温器,干燥及降温装置,混合器,相应的辅助系统和调温调压阀门等。压气机由14台离心式压缩机组成,最大供气量达350kg/s,最大供压达4.5个大气压。加温器能够把流量近70kg/s的空气加热至500°C,加温器(冲天炉)运行一天所消耗的天然气相当于一个中小城市(44万户家庭)一天的消耗量,降温装置能够把流量50kg/s的空气从常温降到-70°C,其制冷量足够一个百万人口的城市在整个夏天每人都能享受空调。

排气系统包括排气扩压器,排气冷却器和抽气机(或称引射器),及各种串并连接管道及阀门等,其中抽气机最大抽气容积流量达到27000立方米/分钟,可以在3分钟内抽光鸟巢内部空气,使其被大气压压垮。

高空台的压气机,降温设备,泵,阀门,抽水机等许多设备都需要电力驱动,试车时耗电量惊人,是名副其实的电老虎,SB101高空台总装机容量17万千瓦,一天用电量相当于250万人口的中型城市一天的生活用电量,为了缓解高空台启动时对居民和工业用电的影响,试验一般安排在后半夜进行,并与当地电力部门协调好防止跳闸。

为了冷却大量的高温设备和调节发动机进口空气湿度,高空台还需要大量淡水。为了防止管道结垢堵塞和异物进入,必须是软化过滤处理的纯净水,SB101高空台试验时的日耗水量相当于一个450万人口的大型城市日用水量,为了满足高空台需要,专门在临近高空台的一座小山上修建了一座近百亩的小型水库,试验时先用水泵将水抽入水库,再通过直径1米的输水管道进入高空台。
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地板
发表于 2016-12-9 00:05 | 只看该作者
WS-6下马后的钱用到高空台上。。。。塞翁失马矣。。。。
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51
发表于 2016-12-9 00:13 | 只看该作者

据11届航展现场人员说,自英退出后,世界只有3家了。

老老狐狸 发表于 2016-12-9 00:03
1965年,624所从606所分出,开始在四川江油建设以高空模拟试车台为中心的中国航空动力装置试验研究基地。至70年代末,基地的大部分零部件试验设备陆续建成投产,并开始承担试验研究任务。85年完成SB101高空台一期工程直接排大气调试,86年开始WP13AⅡ发动机考核试验,90年完成二期工程排气冷却器设备安装,1995年12月,SB10 ...

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61
发表于 2016-12-9 00:26 来自手机 | 只看该作者
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71
发表于 2016-12-9 00:46 | 只看该作者
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81
发表于 2016-12-9 01:07 | 只看该作者

82年这拨款数字,已经很了不得了。。===82年,航天航空部发动机局以调试某某设备的名义拨了几百万元,紧接着10月发动机局又把涡扇6下马后结余的专款拨付7000万作为高空台调试费。

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91
 楼主| 发表于 2016-12-9 01:30 | 只看该作者
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101
发表于 2016-12-9 01:34 | 只看该作者
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111
发表于 2016-12-9 01:36 | 只看该作者
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121
发表于 2016-12-9 01:42 | 只看该作者

很感谢你的文章,这组不加水印的图送你啦。


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131
发表于 2016-12-9 01:47 | 只看该作者

除了高空台那张,其它的没发过的呦!

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141
发表于 2016-12-9 01:49 | 只看该作者
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151
 楼主| 发表于 2016-12-9 02:05 | 只看该作者

多谢多谢。我也是看你那张高空台模型的照片才翻出这篇老帖子。

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161
发表于 2016-12-9 02:49 | 只看该作者

真不容易,为新中国一路走来的军工人点赞!

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171
发表于 2016-12-9 07:11 来自手机 | 只看该作者
扇子十五怎么样了?
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181
发表于 2016-12-9 07:30 | 只看该作者
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191
发表于 2016-12-9 09:50 | 只看该作者

火箭发动机不用进气,所以高空试验台相对简单多了;但是现在冲压发动机搞自由射流试验台,也挺费事

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201
发表于 2016-12-9 10:03 来自手机 | 只看该作者
不是有人算过吗,80年的万元户相当于现在的255万,这么算的话,7000万相当于今天的178亿5000万
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