我国国产大飞机发动机验证机首台整机点火成功

近日，我国自主研制的大型客机发动机验证机（CJ-1000AX）首台整机在上海点火成功，核心机转速最高达到6600rpm。

中国航发商发负责承担CJ-1000AX研制工作，自2017年12月首台整机完成装配以来，克服了调试带来的诸多困难，于2018年3月30日在上海临港总装试车台完成了全部调试工作，并通过了试验前评审。落实专家代表提出的各项意见建议后，近日首次点火一次成功，初步验证了各部件及相关系统的功能和匹配性，后续将开展发动机整机初步性能摸底试验。

据@新华视点 20日消息，航空发动机被誉为制造业领域“皇冠上的明珠”，研制技术难度大、风险高、投入多、周期长。商用航空发动机已成为中国大飞机产业发展亟待突破的瓶颈。

2016年12月，中国航发商发与中国商用飞机有限责任公司签订C919飞机系列动力装置意向书，被正式确认为C919飞机国内动力装置提供商。同月，中国航发商发与中国民用航空适航审定中心签署合作框架协议，于2017年4月向中国民用航空适航审定中心递交了为国产大飞机配套的唯一国产动力CJ－1000A项目适航工作联系函。

中国航发商发遵循“主制造商－供应商”研制模式，积极拓展国内外供应商资源网络，依托中国航空研究院上海分院构建产学研协同创新体系，目前已有110多家全球合作伙伴参与中国商用航空发动机产业，涉及产品研发、制造、原材料以及试验测试等领域。

据悉，此次CJ1000AX发动机的点火对我国来说意义就在于此，在CJ1000AX发动机点火以前，我国没有研发一款类似装备，因此根本无法研发大型动力，这就是CJ1000AX的最重要意义，当然，这款发动机目前对于我空军来说也非常重要，达到135千牛推力的发动机2台可以保证80吨级的运输机使用，而4台发动机可以替换在运20上使用的D30型发动机，保证运20战机的产量，虽然民用发动机相对于军用发动机实际上有一些不足，但暂时对于我空军来说最重要的其实是数量问题，运20目前产量就受着发动机的限制，一旦发动机不成问题，运20的产量可以得到极大提升。CJ1000AX发动机对于我空军来说的意义是非常大的，随着这种先进发动机在我国服役，我国已经完整拥有了制造大型远程客机以及先进大涵道比发动机的能力。

航空发动机起动与点火是咋回事？

航空发动机在进入工作状态前还有一个起动过程， 其过程有两种：地面起动和空中起动。地面起动即发动机在地面从静止的停车状态加速到慢车状态的过程；空中起动即发动机空中停车再点火起动加速到慢车状态的过程。除冲压发动机外，活塞式发动机和燃气涡轮发动机的地面起动都需要起动源和点火系统，也就是说发动机在进入慢车转速以前必须有动力源带动， 因为这个时候没有空气流过发动机，如果向汽缸或燃烧室喷油点火只能将发动机烧坏而不会转动起来，只有达到一定转速后，气缸或燃烧室内的气流才能建立其稳定燃烧所需要的气流压力和温度。空中起动是依靠转子在高空飞行时感受冲压动力，利用转子的风车自传功能，直接向燃烧室喷油点火；在发动机转子初速度不够时（小于发动机满转速的15%）可以借助俯冲来提高发动机核心机的转速而实现点火起动。

近距离探视航空涡喷发动机点火试车测试

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世界上最大的商用航空发动机GE9X，点火开始整机地面测试

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航空发动机点火系统

活塞式发动机

活塞式发动机的点火系统由磁电机、电嘴、燃油喷嘴（汽化器喷嘴和直喷）组成。活塞式发动机的点火能量来自磁电机，它通过一个分配器把电脉冲送给发动机各个汽缸的火花塞。

燃气涡轮发动机

所有燃气涡轮发动机都采用高能点火装置，而且总是装备双套系统。点火系统的功用：产生电火花，点燃混合气。由电源、高能点火器、高压导线、点火电嘴、起动喷嘴等组成。

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先进技术介绍

新型燃油喷嘴

1.大调解比燃油喷嘴

这种燃油喷嘴能提高燃油喷雾均匀性，使燃油温度保持在可接受的范围之内，此为单通道喷嘴采用了回油技术。与传统喷嘴相比，能提高低油压下燃油雾化率，使点火燃油量减半，从而将喷嘴的调节比提高一倍。回流能保证燃油不断地高速运动，达到冷却喷嘴的目的。

2.泡沫喷嘴

它是将少量的空气， 约为燃油流量的1%， 在喷射之前与燃油混合。当油-气混合物喷射入燃烧室后，空气膨胀，将燃油破碎成小颗粒。这种燃油喷嘴的一个最有用的特性是颗粒尺寸不是燃油喷射孔直径的函数，因而允许使用大孔径的喷射孔，容污性更好。实验证明，这种泡沫喷嘴比传统喷嘴性能提5%∽10%。

起动/发电装置

1.交流变频起动/发电机技术

罗·罗发动机公司的遄达1000 发动机均装备两台发电机/235VAC，称作变频起动/发电机(VFSG)，它们直接与发动机齿轮箱相连。它们之所以被称作“变频”，是因为他们产生的频率与发动机的速度成比例。当发动机运行时，变频起动/发电机是主电源。在遄达1000发动机附件传动装置中， 起动/发动机通过带自动离合器（超越离合器）的双轴传动装置，与中压转子及高压转子连接。驱动装高压转子传动轴上的从动轮，从而使起动/发电机驱动高压转子。当发动机起动后， 高压转子转速很快增大； 当达到慢车转速时离合器自动脱闸，起动/发动机与高压转子分离，此时，中压转子驱动起动/发电机发电。起动电源来自辅助动力装置的相同功率电源。辅助动力装置起动/发电机从专用电池（或地面电源）中提取电力，用于起动辅助动力装置。

2.内装式整体起动/发电机技术

通用电气公司在F110-129 发动机上安装了内装式整体起动/发电机，内装式整体起动/发电机直接置于发动机主轴上，即起动/发电机转子绕组直接绕在发动机主轴上，而静止绕组镶嵌在对应的发动机静止结构内。其主要优点：1．取消了功率提取轴和减速器，可减小发动机重量和迎风面积。2．所产生的电功率由两个以上的发动机转子承担，可以重新优化燃气发生器的设计，有利于控制喘振和扩大空中点火包线，改善发动机适用性。3．以获得大的功率和电力，可以高达数兆瓦。4．采用了主动磁悬浮轴承技术，取消润滑系统。

开关磁阻式无刷直流起动/发电机技术

普惠F119 发动机安装270V 的开关磁阻式无刷直流起动/发电机，其高速运转易于提高功率密度、减小体积，电源效率高达90 %以上，发电时还可以吸收系统回馈的能量，且可靠性高、结构简单、配电电网重量轻、易于实现余度供电及不间断供电。

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点火技术

激光点火技术

就是利用激光点燃主发动机燃料的技术，其工作过程是发动机需要工作时，用激光照射抛物线形喷嘴，在激光汇聚的地方形成点火区域，点燃主发动机燃料。为验证这一技术，俄罗斯专家使用波长为762纳米的固态钕激光连续照射普通长度发动机的燃烧室，激活燃烧室内的氧分子，使燃烧室内的混合燃料在低温条件下实现加速燃烧，即爆震燃烧。这种技术实际上是通过降低燃料的燃烧温度，从而大大提高了燃料的燃烧率，使燃烧室长度普通的发动机也可以实现超音速飞行的推力。从而使普通发动机达到超音速飞行燃气涡轮起动机推力成为可能。激光点火能有效控制点火时间和点火强度，因此能准确控制点火时刻，并且容易实现电控。

等离子流点火技术

等离子流点火技术是当今世界上一项比较先进的行之有效的化学燃料燃烧点火技术。等离子点火系统主要由电源和火花塞组成，两者以高压屏蔽电缆连接，带有屏蔽弯头和连接接头，分为单通道和双通道两种结构形式。交流电经过升压、整流。高电压脉冲发生器产生的高电压施加到火花塞的电极上。空气常态时呈电中性，当受到外界因素作用时，就发生电离而导电。在等离子点火系统中，电离主要以热电离和电场电离为主。电离产生的自由电荷受通道约束时，由于机械压缩效应，电弧能量密度加大。空气从电极间引入与电弧接触。气体被加热到等离子温度，进一步提高弧柱的能量密度，具有热压缩效应。以上两种效应的结果形成高能的等离子流，高速喷入燃料雾化锥中，完成点火功能。

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