CAIEC
获奖项目展示
1 0TH CAIEC · 三等奖
航发科技:国之重器 · 咽喉命门——涡轮导向器流通面积检测装置
自主研发涡轮导向器流通面积检测装置,突破国外技术封锁,实现航空发动机高效精准检测与性能提升。
1. 公司简介
沈阳航发科技实业有限责任公司是中国航发沈阳发动机研究所唯一的全资子公司,是中国航发动力所实施科技成果转化的重要平台,主营业务包括:小推力发动机及混合电推进系统、试验测试服务、测试受感部、地面保障设备等。公司获得高新技术认证和国军标质量管理体系认证,具备航空发动机及其地面保障设备研发能力,同时拥有航空发动机和燃气轮机整机和部件试验用气动参数测试专利产品,可承接叶轮机械气动、结构、燃烧、强度等试验测试服务。其中低空经济和通航领域核心技术和成果荣获第九届中国航空创新创业大赛二等奖、第八届中国航空创新创业大赛三等奖、第一届辽宁省国有企业“星火”创新创意大赛中央企业组三等奖和 2024 金砖国家工业创新大赛“低空产业-通用航空”三等奖,涡轮导向器流通面积检测产品荣获第十四届中国创新创业大赛省赛二等奖。
2. 项目简介
涡轮导向器流通面积检测装置,是一款用于各型涡轮部件气动流通面积快速测量的装置,具有测量速度快、精度高、能耗低的优势特点,该装置外形美观、结构合理、操作简便,可独立移动,适用于航空发动机和燃气轮机、无人机和通航动力发动机的涡轮导向器面积测量等多种场景,可显著提升发动机性能一致性和出厂合格率。
本产品形成了完全自主知识产权,拥有发明专利4项,软件著作权1项,相关技术规范被纳入行业标准《航空发动机专用检测设备技术规范》(HB 7753-2025)。目前,本产品已获得实际应用,经验证,发动机推力、耗油率等性能均符合出厂要求,提高了发动机出厂合格率。
3. 项目亮点
(1)产品突破的技术瓶颈体现在两个方面:
① 突破气动测量原理,建立高低工况映射关系
瓶颈问题:国内传统几何测量方法无法建立可靠的导向器流通能力换算关系,国外先进气动测试方案针对国内严格封控,国内匮乏导向器流通面积气动测试参考资料,存在技术空白。
突破与创新:技术团队从正向研发的途径出发,在开展大量背景调研的基础上,经过严格理论推导、仿真分析、试验验证,创新性地完成了基于低速吹风测量原理开展流通面积检测。在工程上首次成功建立了导向器流通面积在低速条件与发动机相似工作状态之间的可靠的映射关系。
② 识别核心干扰因素,量化特征参数控制规律
瓶颈问题:在低速流通条件下,导向器流通面积呈现随进出口边界条件非线性变化特性,其内在变化机理不明确,测量结果受工况波动干扰较大,测量结果稳定性和重复性差。
突破与创新:技术团队通过大量仿真分析,准确识别出供气均匀性、流动分离等因素导致流通面积随气动条件发生变化的物理机制,首次系统性地揭示并量化了进出口特征参数对流通面积影响规律,创新性设计了进口环境均匀性组织及稳定性控制系统。
(2)产品性能及使用效果
① 发动机性能提升
基于该产品,已开展若干台某系列发动机批产高压涡轮导向器测量与调整工作,装机交付后,经验证提升了发动机排气温度裕度,实现发动机出厂性能提升,提高了发动机出厂合格率。
② 检测效率加快
基于该产品,某系列发动机高压涡轮导向器流通面积检测周期从流量函数法的5天/台,几何测量法的24小时/台,提升至1小时/台以内,检测效率大幅提高,同时检测能耗大幅降低。而且该产品可独立移动,相较于流函数试验设备,更能满足发动机批量生产交付的场景需求。
③ 突破国外技术封锁
美国于1987年突破该项技术,并持续优化提升形成系列产品,现应用于GE、普惠、罗罗、霍尼韦尔等发动机厂商。该技术原理对国内长期封控,本产品从技术原理到产品都实现了自主可控和原位替代,并形成了完全自主知识产权,拥有发明专利4项,软件著作权1项,相关技术规范被纳入行业标准《航空发动机专用检测设备技术规范》(HB 7753-2025)。
(3)竞争优势分析
公司研发的涡轮导向器流通面积检测装置,具有完全的自主知识产权,核心零部件电机、风机等均选用国内领先的知名厂商产品,其余大部分部件均为公司自行研制,供应链及生产成本可以达到完全自主可控。其次,该行业具有较高的技术壁垒,研发改型产品需有大量的试验数据进行积累并在较多台发动机上进行验证,目前我司研制的涡轮导向器流通面积检测装置已经过实际批产发动机验证,明确提高了发动机性能一致性及出厂合格率。最后,公司依托动力所流函数试验设备对该型设备的精度和重复性进行了大量试验,并且为航空发动机生产单位解决了实际问题,初步构建了发动机实测数据库,未来将通过海量实测数据实现逆向定位加工误差源,进而促进加工工艺改进,提升发动机良品率,降低研制成本,与客户建立深度绑定关系。
(4)主要用户
产品当前主要服务于中国航发集团、中航工业集团的航空发动机和燃气轮机生产单位和大修单位等。
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