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模型租賃:摘下“皇冠上的明珠”有多(duō)難

2022-05-30

2018年11月6日,加裝(zhuāng)了矢量噴口的殲-10B推力矢量驗證機亮相第十二屆中國(guó)國(guó)際航空航天博覽會,飛出“眼鏡蛇”“落葉飄”等超級機動動作(zuò),标志(zhì)着中國(guó)國(guó)産發動機技(jì )術取得重要突破并進入實用(yòng)階段。  在去年第十三屆中國(guó)國(guó)際航空航天博覽會上,殲-20換裝(zhuāng)國(guó)産發動機後,先後完成斜斤鬥、垂直上升等飛行動作(zuò)。換裝(zhuāng)“中國(guó)心”的殲-20,展現出良好性能(néng),成為(wèi)航展上耀眼的明星。     衆所周知,航空發動機是戰機的“心髒”,其制造技(jì )術被譽為(wèi)“皇冠上的明珠”。戰機的飛行動力主要依靠航空發動機的能(néng)量輸出。可(kě)以說,航空發動機的性能(néng)直接決定戰機的作(zuò)戰性能(néng),其研發制造水平決定着一個國(guó)家航空工業發展水平。     目前,世界上隻有美、俄、英、法、中等少數國(guó)家能(néng)夠獨立研發噴氣式航空發動機。有數據表明,在過去50年,美國(guó)已經在航空發動機領域投入超過1000億美元,研發F-100系列航空發動機用(yòng)了20多(duō)年,其技(jì )術難度可(kě)見一斑。那麽,航空發動機曾走過怎樣的發展曆程?研制現代航空發動機又需要攻克哪些技(jì )術難題?本文(wén)為(wèi)您一一解讀。     一代發動機決定一代戰機     1903年,“飛行者一号”飛機試飛成功,翻開了人類航空史的新(xīn)篇章,萊特兄弟(dì)的事迹迅速登上世界各大媒體(tǐ)報刊的頭條。     萊特兄弟(dì)一舉成名,卻很(hěn)少有人關注這次人類首飛的“幕後英雄”——查理(lǐ)·泰勒。就是這位名不見經傳的技(jì )師,将汽車(chē)發動機的活塞缸體(tǐ)加固改造,與螺旋槳相連,為(wèi)“飛行者一号”制造出人類曆史上第一台航空發動機。     随後幾十年,世界航空工業蓬勃發展,活塞式發動機擺脫了汽車(chē)發動機的影子,發展成多(duō)缸星型排列的樣式。活塞式發動機與螺旋槳的強大動力組合,迅速成為(wèi)大型轟炸機、運輸機的“心髒”。     受兩次世界大戰影響,活塞式發動機得到快速發展,性能(néng)指數持續攀升,單機輸出功率從8.95千瓦增長(cháng)到2500千瓦。     然而,活塞發動機的輸出功率達到一定數值時即遭遇瓶頸——以“野馬”戰機為(wèi)代表的螺旋槳戰機發動機接連發生超重和音障的問題。一時間,科(kē)研人員陷入困境,開始艱難的探索之旅。     無巧不成書。德(dé)國(guó)科(kē)學(xué)家馮·奧海因無意中捕捉到了創新(xīn)靈感。一次飛行旅行,活塞式飛機的振動讓奧海因感到十分(fēn)不适,他(tā)靈機一動:“能(néng)否發明一種能(néng)持續燃燒和噴流、沒有往複運動的發動機呢(ne)?”大學(xué)期間,奧海因對噴氣推進的原理(lǐ)和可(kě)行性進行深入研究,繪制出第一張噴氣發動機的設計圖紙。     從哥(gē)廷根大學(xué)空氣動力專業博士畢業後,奧海因很(hěn)快将設想付諸實踐,他(tā)把離心壓縮機和汽輪機組合在一起,推出首台渦噴發動機。1937年9月的一天,奧海因按下發動機試驗台啓動按鈕,大量氣體(tǐ)被發動機瞬間吸入,經過壓縮燃燒後,噴出陣陣氣浪……發動機初步試驗宣告成功。短短2年後,加裝(zhuāng)渦噴發動機的He-178噴氣式戰機順利升空。     二戰後,渦噴發動機成為(wèi)航空界的“新(xīn)寵”。20世紀40年代末,第一批加裝(zhuāng)渦噴發動機的F-86戰機和米格-15戰機,飛行速度均超過900公裏/小(xiǎo)時。數年後,加裝(zhuāng)加力燃燒室的美軍F-100戰機突破音速,飛行速度達到1.3馬赫。     當時,渦噴發動機在超音速飛行方面展現出獨特優勢。不過,科(kē)研人員很(hěn)快發現渦噴發動機的一個緻命缺陷:大量高溫燃氣被直接噴出,導緻燃氣熱能(néng)浪費、油耗加大、航程縮短。     如何提升發動機能(néng)量使用(yòng)效率?1959年,英國(guó)羅羅公司在VC-10客機上,巧妙地用(yòng)一個“風扇”解決了難題——在發動機頭部加裝(zhuāng)一個“風扇”,将其與發動機後部渦輪相連,由燃燒室噴出的高溫燃氣驅動渦輪和“風扇”一同旋轉,将燃氣的熱能(néng)轉化為(wèi)發動機的前向拉力,渦扇發動機由此誕生。     然而,“風扇”加大了迎風面積,速度越快阻力越大,這對高速飛行的戰機極為(wèi)不利。因此,一開始渦扇發動機隻能(néng)在貨運大飛機上使用(yòng)。     20世紀60年代,英國(guó)研制出裝(zhuāng)配小(xiǎo)型“風扇”的航空發動機,加裝(zhuāng)到“鬼怪”戰機上可(kě)以達到與同時期渦噴發動機相近的推重比,且耗油率更低、航程更大。一時間,渦扇發動機成為(wèi)現代航空發動機的主角。時至今日,渦扇發動機仍是各國(guó)戰機的主要選擇。     航空界有句名言:“一代發動機決定一代戰機。”渦扇發動機在近60年的發展中,伴随了三代戰機的成長(cháng)起飛。事實上,這是一個複雜又漫長(cháng)的過程,以俄羅斯AL-31F加力式渦扇發動機為(wèi)例,其研制過程耗時12年,試驗機多(duō)達51台,總運轉22900小(xiǎo)時。由此可(kě)見,研制航空發動機并非易事,需要反複試驗論證,才能(néng)加裝(zhuāng)到戰機上。     研發發動機要解決多(duō)重難題     研發一款新(xīn)型航空發動機需要多(duō)少年?     以第四代航空發動機研發為(wèi)例:從前期設計到進入工程制造和發展階段,美國(guó)用(yòng)時9年,歐洲四國(guó)聯合用(yòng)時10年。毫不誇張地說,現代航空發動機的研發需要動用(yòng)舉國(guó)之力。這也是世界上隻有少數國(guó)家能(néng)夠自主研發航空發動機的原因。     20世紀60年代以來,世界各國(guó)在航空發動機的研發過程中,總結出“技(jì )術驗證機-工程驗證機-原型機”為(wèi)核心的樣機叠代模式。經過反複驗證,樣機的可(kě)靠性、耐久性将會得到持續提升,直至達到定型标準。這一過程看似簡單,但研發出發動機樣機仍需解決四大難題:     一是提高增壓比。如果将航空發動機比作(zuò)一個噴氣氣球,那麽内部壓力越大,氣球飛得越快。為(wèi)獲得更高的增壓比、産生更大推力,航空發動機内的空氣通常需要經過多(duō)級壓氣機葉片壓縮。那麽,提升風扇葉片的增壓效率至關重要。     如何設計出可(kě)靠的風扇葉片?20世紀80年代,英國(guó)丹頓教授開發出一套三維葉輪機械數值模拟程序。它可(kě)以将空間細分(fēn)為(wèi)很(hěn)多(duō)獨立單元格,通過計算機模拟計算出各個節點上的流體(tǐ)參數。這些仿真數據可(kě)以有效縮減發動機試驗時間,國(guó)外一家企業使用(yòng)模拟仿真方法後,研制第四代航空發動機的時間較上一代縮短了5年。     二是增強耐高溫能(néng)力。軍用(yòng)渦扇發動機的渦輪前溫度越高,越有利于提升發動機推力。發動機燃燒室的溫度超過2000℃時,渦輪産生的溫度将達到1500℃,在這樣的高溫環境下,一般金屬會熔化殆盡,增強發動機内部構件的耐高溫能(néng)力勢在必行。     既然金屬難以抵擋超高溫,科(kē)研人員另辟蹊徑——開發陶瓷材料。比如,美國(guó)普惠公司開發出的陶瓷基複合材料,可(kě)以承受1500℃高溫,重量卻隻有鎳基高溫合金的1/3,持續在1200℃以上高溫下工作(zuò)具有良好的抗疲勞性。     三是解決承力難題。發動機葉片每分(fēn)鍾轉速高達15000-16000轉,此時轉動葉片的離心力相當于葉片重量的10000倍。航空發動機1個葉片榫頭所承受的離心力約為(wèi)15噸。因此,解決連接榫頭承力問題非常重要。     為(wèi)此,英國(guó)羅羅公司反其道而行,直接摒棄連接結構,在新(xīn)研發的EJ200渦扇發動機上采用(yòng)整體(tǐ)葉盤結構設計,減少應力集中帶來的斷裂風險;簡化壓氣機轉子結構,使發動機重量減少30%以上,高轉速下的承力問題迎刃而解。     四是找出問題隐患。發動機不光是設計出來的,更是試驗出來的。一款新(xīn)研發的航空發動機,必須經過葉片飛脫試驗、耐久試驗、吞鳥試驗等30多(duō)種試驗,在試車(chē)台、高空模拟試車(chē)台和試驗機上運轉上萬個小(xiǎo)時,以充分(fēn)暴露發動機的各種問題。     為(wèi)提高試驗效率,國(guó)外航空發動機企業開發出智能(néng)化試驗平台。21世紀初,美國(guó)阿諾德(dé)工程發展中心的高空台完成了現代化和一體(tǐ)化升級改造,增加了多(duō)種故障模拟以及快速診斷排故等功能(néng),可(kě)對試驗件的功能(néng)、性能(néng)、安(ān)全可(kě)靠性進行全面測試評估,加速了航空發動機的研制進程。     人機協作(zuò)讓設計師夢想成真     一款新(xīn)型航空發動機的研發技(jì )術再先進、設計圖紙再完美、試驗再成功,能(néng)不能(néng)批量生産出來,最終還是取決于發動機制造廠的制造技(jì )術能(néng)力。     冷戰時期,美蘇兩國(guó)開展軍備競賽,單從發動機産能(néng)方面講,美國(guó)通用(yòng)電(diàn)氣公司在全國(guó)設立多(duō)條生産線(xiàn),每月最多(duō)可(kě)組裝(zhuāng)1000多(duō)台發動機;蘇聯9家工廠開足馬力,一年内能(néng)生産出4000多(duō)台發動機。     進入21世紀,随着信息技(jì )術與工業生産的深度融合,航空發動機生産進入智能(néng)化制造階段,呈現出“數字化、網絡化、智能(néng)化”的新(xīn)特征。人機協作(zuò)模式下的航空發動機制造,大緻分(fēn)為(wèi)以下3步:     第一步是精(jīng)密制造。航空發動機的内部結構複雜,每個零部件的加工精(jīng)度和表面質(zhì)量的标準極高。為(wèi)了讓構件與圖紙要求分(fēn)毫不差,工程師會綜合運用(yòng)精(jīng)密制坯、抗疲勞制造、特種加工等多(duō)項先進技(jì )術,将加工誤差縮小(xiǎo)到微米級。此外,近幾年興起的3D打印技(jì )術也被引入航空發動機的制造工序,有效攻克零部件制造複雜、難以切削等難題。     第二步是智能(néng)組裝(zhuāng)。航空發動機各零部件的組裝(zhuāng)必須分(fēn)毫不差,任何安(ān)裝(zhuāng)錯誤都可(kě)能(néng)導緻無法挽回的事故。在自動化生産線(xiàn)上,工程師通過操控機械臂,一般按照壓氣機葉片、燃燒室、油路管路、渦輪、渦輪軸、發動機外殼、加力燃燒室的順序依次安(ān)裝(zhuāng)。同時,工程師還可(kě)以借助增強現實技(jì )術,在操作(zuò)屏幕上觀察每個零部件的準确位置,以檢查安(ān)裝(zhuāng)是否正确。     第三步是出廠檢驗。為(wèi)保證每台出廠的發動機都是合格品,工廠會對每台發動機進行詳細檢查。目前,法國(guó)賽峰集團已實現自動化系統與品控人員協同開展檢查工作(zuò),機器人會在預定的檢查點從不同角度拍攝安(ān)裝(zhuāng)情況,并實時将這些圖像與發動機的數字模型進行比對。機器人每小(xiǎo)時可(kě)檢查460個點位,每天能(néng)夠完成6台發動機的檢查任務(wù),大幅提升了檢驗效率。     出廠并非意味着結束。随飛機上天的新(xīn)型航空發動機還需要接受實用(yòng)性測試,針對使用(yòng)過程中的問題,持續優化産品設計。從這種意義上講,航空發動機的出廠“合格證”永遠(yuǎn)都是暫時的,隻有時間和戰場,才是其最嚴苛也是最有效的“檢驗員”。

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軍事模型:航天強國(guó)建設邁出堅實步伐

2022-05-29

習近平總書記指出:“探索浩瀚宇宙,發展航天事業,建設航天強國(guó),是我們不懈追求的航天夢。”“要繼續發揮新(xīn)型舉國(guó)體(tǐ)制優勢,加大自主創新(xīn)工作(zuò)力度,統籌謀劃,再接再厲,推動中國(guó)航天空間科(kē)學(xué)、空間技(jì )術、空間應用(yòng)創新(xīn)發展,積極開展國(guó)際合作(zuò),為(wèi)增進人類福祉作(zuò)出新(xīn)的更大貢獻。” 今年5月1日,一組“‘嫦娥’‘天問’向大家緻以‘五一’節日問候”的海報讓人再次領略到中國(guó)航天的壯美航迹: 天問一号“巡天問火”:離家2.4億公裏,火星表面工作(zuò)342個火星日,“祝融号”累計行駛1921米; 嫦娥四号“牧星耕月”:離家38萬公裏,月球表面工作(zuò)42個月晝,“玉兔二号”累計行駛1181米; 嫦娥五号“旅通廣寒”:地月往返23天,取回樣品1731克,在軌運行523天。 飛天逐夢,攬月摘星。中國(guó)航天在太空書寫下一個個“中國(guó)式浪漫”:“神舟”問天、“嫦娥”攬月、“北鬥”指路、“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨遊星辰、“悟空”“慧眼”探索宇宙奧秘……黨的十八大以來,我國(guó)航天事業不斷刷新(xīn)紀錄,航天科(kē)技(jì )水平實現跨越式發展, 一次次飛天逐夢,一次次将夢想變為(wèi)現實。 探索蒼穹實現新(xīn)突破,重大工程取得标志(zhì)性成果。探月工程、高分(fēn)專項、北鬥導航等航天領域國(guó)家重大專項相繼收官,不斷刷新(xīn)中國(guó)航天高度。随着嫦娥五号采樣返回,探月工程“繞、落、回”三步走戰略圓滿完成。從初探月宮到詳細勘察,從月面巡視到月背探秘,從遙感觀測到采樣返回,月球探測的每一個大膽設想、每一次成功實施,都生動诠釋了夢想的力量。2021年4月29日,中國(guó)空間站天和核心艙發射入軌,标志(zhì)着中國(guó)空間站建設進入全面實施階段。2021年6月17日,神舟十二号載人飛船升空,中國(guó)人首次進入自己的空間站。神舟十三号任務(wù)則創下了中國(guó)航天員連續在軌飛行時長(cháng)新(xīn)紀錄。飛行4億多(duō)公裏,我國(guó)首次火星探測任務(wù)取得圓滿成功,一步實現“繞、着、巡”目标,标志(zhì)着我國(guó)在行星探測領域跨入世界先進行列。高分(fēn)專項實現遙感數據自主可(kě)控,北鬥導航星耀全球……太空中的中國(guó)速度、中國(guó)奇迹讓人印象深刻。 航天應用(yòng)展現新(xīn)成就,航天技(jì )術創造美好生活。中國(guó)航天堅持創新(xīn)驅動發展,勇攀科(kē)技(jì )高峰,為(wèi)服務(wù)國(guó)家發展大局和增進人類福祉作(zuò)出巨大貢獻。中國(guó)航天駛入空間應用(yòng)發展的快車(chē)道,推動衛星通信、衛星導航和衛星遙感全面服務(wù)國(guó)計民(mín)生。我國(guó)在軌運行應用(yòng)衛星數量超過500顆,民(mín)用(yòng)空間基礎設施不斷完善。不論身處何方,“北鬥”幫你導航;足不出戶,“風雲”為(wèi)你預知天象;地處偏遠(yuǎn),通信衛星助你聯網無憂。據統計,我國(guó)通信衛星累計為(wèi)國(guó)内偏遠(yuǎn)地區(qū)1.4億戶家庭提供直播衛星電(diàn)視服務(wù),高通量通信衛星實現萬米高空百兆以上數據聯網,民(mín)用(yòng)遙感衛星2020年數據分(fēn)發量超過1000萬景。超過2000項航天技(jì )術成果實現移植深耕,助力智慧城市、智慧能(néng)源、智能(néng)機器人等智慧産業加速發展,不斷滿足人民(mín)美好生活需要。 開放合作(zuò)展開新(xīn)格局,推動構建人類命運共同體(tǐ)。“探索浩瀚宇宙是人類共同的夢想,和平利用(yòng)太空是中國(guó)航天的一貫宗旨,國(guó)際交流與合作(zuò)是航天探索的發展方向。”國(guó)家航天局局長(cháng)張克儉表示,中國(guó)航天始終秉承和平利用(yòng)、平等互利、共同發展理(lǐ)念,與51個國(guó)家、國(guó)際組織簽訂了151份空間合作(zuò)文(wén)件,推動航天事業造福全人類。國(guó)家航天局搭建平台、鏈接世界,支持與世界各國(guó)航天機構、航天企業、科(kē)研部門等開展國(guó)際交流與合作(zuò)。風雲氣象衛星為(wèi)全球115個國(guó)家和地區(qū)提供數據服務(wù),嫦娥四号搭載荷蘭、德(dé)國(guó)、瑞典、沙特4個國(guó)家載荷,為(wèi)中外科(kē)學(xué)家提供探索空間、開展科(kē)學(xué)實驗和技(jì )術驗證的平台。中國(guó)未來還将攜手相關國(guó)家、國(guó)際組織和國(guó)際合作(zuò)夥伴共同開展國(guó)際月球科(kē)研站建設。 今年1月28日,《2021中國(guó)的航天》白皮書發布,為(wèi)中國(guó)航天描繪了新(xīn)的藍圖。2022年将完成中國(guó)空間站的在軌建造。以天和核心艙為(wèi)控制中心,問天、夢天實驗艙為(wèi)主要實驗平台,常年有人照料的空間站全面建成。 未來5~10年,中國(guó)深空探測将繼續推進月球探測工程,“嫦娥六号”“嫦娥七号”“嫦娥八号”任務(wù)都已規劃,還将繼續實施行星探測工程,開展小(xiǎo)行星探測取樣、火星采樣返回、木(mù)星系探測等重大工程任務(wù)和關鍵技(jì )術攻關。 太空探索永無止境,逐夢之路永不停歇。奮力邁向新(xīn)目标,中國(guó)航天開啓全面建設航天強國(guó)新(xīn)征程,必将實現更加恢弘壯麗的航天夢。

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坦克模型:新(xīn)一代主戰坦克突擊 感受99A式坦克威力

2022-05-28

威猛、霸氣,是坦克這個“陸戰之王”帶給人們的直觀感受。近日,記者來到第82集團軍某合成旅,一睹我軍99A式主戰坦克的雄風。 走進該旅野外訓練場,正好趕上他(tā)們組織坦克實彈射擊考核。站在離射擊場不遠(yuǎn)的一處高地上,記者清晰地看到,飛馳的坦克在運動中對靶标進行射擊。刹那間,炮彈出膛帶來的火光與巨響,讓記者不禁為(wèi)之一振——坦克的威猛霸氣,在此刻展現無遺。 據悉,99A式坦克配備性能(néng)先進的火控系統、信息系統,是我軍真正意義上的首型數字化主戰坦克。 “作(zuò)為(wèi)坦克兵,能(néng)夠駕駛99A坦克,我們很(hěn)自豪!”打靶歸來,與記者交談,官兵的話語中透着豪邁。 作(zuò)為(wèi)一支從平江起義戰火硝煙中走來的紅軍勁旅,從第一支摩托化部隊到第一支機械化部隊,再到第一支數字化部隊,他(tā)們始終是陸軍轉型建設的先鋒。從59式坦克到99式坦克,再到99A式坦克,他(tā)們見證了我軍主戰坦克的升級換代,見證了陸軍的跨越式發展。 在該旅合成營要點奪控戰鬥演練中,記者跟随官兵近距離感受99A式坦克的威力,它射擊精(jīng)度高、機動性能(néng)好、防護能(néng)力強、突擊力量足、信息化程度高等特點,給人留下了深刻印象。 “随着部隊建設不斷發展,99A式坦克已成為(wèi)新(xīn)一代‘陸戰之王’。”該旅領導告訴記者,近幾年,他(tā)們不斷在實戰化條件下對99A式主戰坦克進行極限效能(néng)試驗,先後突破了10餘項裝(zhuāng)備性能(néng),探索創新(xīn)多(duō)種訓法戰法。隻要一聲令下,他(tā)們即刻就能(néng)出征。

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05

飛機模型:殲十B戰機

2022-05-27

殲-10B(英文(wén):J-10B或F-10B,國(guó)内代号:猛龍),是中國(guó)第四代殲-10的改進型戰鬥機,為(wèi)單座、單發、多(duō)用(yòng)途、配備先進機載設備(有源相控陣雷達)的先進戰鬥機。 殲-10B修改了機身和航空電(diàn)子設備。2004年5月,中國(guó)航空工業集團公司(AVIC)的成都飛機公司(CAC)開始發展殲-10戰鬥機改型。 2014年11月,殲-10B戰鬥機進入量産階段,部分(fēn)完成試飛的殲-10B戰鬥機也已經刷塗中國(guó)空軍塗裝(zhuāng)準備服役 殲-10B原型機在2008年12月首次飛行,飛機的圖片在2009年3月首次在網上被披露。2011年試飛的1035号機發動機為(wèi)太行發動機。2013年下半年,殲-10B戰鬥機已正式開始批量生産,将進行交付試飛并交付部隊使用(yòng),殲-10B的服役,将使其成中國(guó)空軍最先進的現役戰鬥機,中國(guó)現役戰鬥機将從四代機正式邁向四代半。首架量産型殲-10B,進氣道編号符合軍方量産型戰機編号規則。殲-10B此前已生産數架驗證機,機身并無軍方正式編号。 殲-10B在于殲-10的基礎上改進提升,改進的關鍵區(qū)别包括:機頭下方的進氣道進行了重新(xīn)設計;雷達罩改成較長(cháng)的扁圓形,據稱裏面為(wèi)一台有源相控陣(AESA)雷達;風擋前加裝(zhuāng)了光電(diàn)瞄準傳感器(紅外搜索與跟蹤設備和激光測距儀);還有,垂直尾翼上新(xīn)增了一個電(diàn)子警告或對抗系統整流罩。 殲-10B将攜帶與殲-10相同的一系列空對空和空對地攻擊武器,包括一個新(xīn)型雙導彈複合挂架,能(néng)夠攜帶霹靂-12空空導彈。更強大的AESA雷達也許還能(néng)使殲-10B使用(yòng)一種更大型的新(xīn)型空對空導彈以及新(xīn)型CM-400AKG超音速對地攻擊/反艦導彈。 殲-10B還采用(yòng)了多(duō)項世界先進水準的機載設備,比如美軍在F-35上才使用(yòng)的頭盔式顯示系統(HMDS),以及紅外搜索和跟蹤系統(IRST)等。新(xīn)生産的殲-10B仍與殲-10一樣使用(yòng)俄羅斯的AL-31FN渦輪風扇發動機。 機長(cháng)16.43米、翼展9.75米、高5.43米。

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