一、設計複測
根據三機部的要求,成都發動機廠從1970 年起就承擔渦扇8(WS-8)發動機的試製任務。於1971年3月基本完成整機設計和資料編製工作,1972年完成金屬材料和非金屬材料的測定任務。同年 12月三機部和市國防工辦研究決定,將渦扇8發動機的設計複測工作由成都轉到上海汽附一廠進行。12月18日,市國防工辦、機電一局在汽附一廠召開上海市研製渦扇8發動機有關單位領導幹部會議,對複測工作進行動員和部署。12月30日複測領導小組成立,汽附一廠張龍根任組長,成都發動機廠陳明鼎任副組長,參加複測工作的技術人員共115人。下設總體、壓氣機、燃燒排氣、渦輪等8個專業組。1973年1~5月,本著“重點複測、全麵審查”的精神,對發動機性能、裝配、強度、壽命有直接影響的部分作為複測重點。同年10月,全機共作材料分析500餘項,表麵分析171項,修訂技術要求148項,製訂組件試驗要求177項。通過複測,對原設計過程中遺漏項目及在消化圖紙和實際試驗過程中所遇到的差錯部分,均補齊和訂正,以達到消除隱患、確保試製質量的目的。
1974年3月,渦扇8發動機複測、出圖工作結束,共複測2058個圖號,設計完成2061個圖號,描圖完成2073個圖號,為渦扇8發動機第二輪試製工作奠定良好基礎。
二、選材
1970年,成都發動機廠曾按照同類發動機材料性能和立足於國內的要求,進行過第一次選材。
1973 年1月,汽附一廠在第一次選材的基礎上,在上海第五鋼鐵廠(以下簡稱上鋼五廠)、上海鋼鐵研究所(以下簡稱上海鋼研所)、上海第三鋼鐵廠(以下簡稱上鋼三廠)、上海材料研究所、上海有色金屬研究所等單位的參與下,花了近4個月的時間進行第二次選材,並作為渦扇8發動機第二輪試製的用材。根據既要滿足設計要求,又要立足於國內資源和較好的工藝成型性能的選材原則,共提出全機金屬材料7O餘種,非金屬材料30餘種。其中屬於國內首次研製的金屬材料9種,非金屬材料2種。1973年8月20~30日,三機部、冶金部在上海召開第二次選材會議,就渦扇8發動機渦輪軸、渦輪盤及葉片、火焰筒(包括渦流器)、高壓壓氣機盤等承受高溫和受力較大的零件進行對比分析,推薦了13種材料,其中6種是國產材料。選用的新材料共9種,用於143種零件。
1975 年3月對圖紙質量進行複查時,針對大部分新材料已研製出來的情況,三機部提出“對新材料選用要慎重”的指示,防止新材料使用麵太寬,影響因素大多,發動機的質量不易控製,為此又進行第三次選材。這次選材主要對第二輪圖紙所選用的9種新材料的材質狀況,結合設計要求、材料的工藝性和供料情況,進行反複分析討論及技術論證。經過選定,試用新材料的零組件由原來143種縮減到45種,試用數縮減68.6%。
三、計算
根據國外航空發動機結構強度的設計準則及有關資料,航發廠設計科為了消化掌握設計技術,為以後研製航空發動機作好技術儲備,自1975 年開始,從渦扇8發動機主要轉動零組件的應力分析起步,以常規方法計算壓氣機和渦輪全部轉子盤、轉子葉片及拉杆的靜強度,並委托上海交通大學用全息激光攝影術測定驗證。1977年夏,又采用三角形元素的有限元計算方法,對發動機的盤、軸類零件自編程序,在華東計算技術研究所等單位的計算機上作了應力分析計算,先後共完成24項計算。同時,還運用計算成果參加了航空研究院組織的航空發動機強度設計試驗手冊有關部分的編寫任務。
1979 年起,隨著計算理論和計算方法的發展,該廠繼續深化和擴大對渦扇8發動機計算分析的領域,曾應用八節點等參數元素的有限元分析法,自編程序進行轉子葉片、盤和軸的應力分析;與中科院工程熱物理研究所合作,對渦扇8發動機的壓氣機和渦輪,應用中科院教授吳仲華的簡單徑向平衡理論和國外諾瓦克(Novak)的流線曲率法,作了正反問題的三元流氣動力的計算分析,以及為探索航空發動機多用途的前景,對渦扇8發動機進行多用途改裝方案的熱力循環計算和初步設計探討等。
四、設計試驗
1974 年9月,三機部和上海市共同召開渦扇8發動機設計試驗工作會議,會上初步確定進行28項試驗(為零、部件試驗,不包括整機試驗),並擬分2個階段進行。在發動機未上台架時進行13項(主要是零件的強度),在發動機裝機試飛前進行15項(包括強度和性能)。但由於試驗進度趕不上發動機研製及試車進度,後又因試驗經費限製,經多方研究討論,確定設計定型前必做的試驗項目為18項。在18項試驗中,強度振動試驗占13項,其中大部分又是以熱端部件為主,性能試驗幾乎都集中在燃燒部件。試驗結果表明,所選用的材料、結構、熱處理和表麵處理工藝都是合適的。
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葉片
1 壓氣機、渦輪葉片靜頻測量 上海交通大學 1977年完成試驗
2 高壓渦輪工作葉片熱衝擊 沈陽航空發動機研究所 1975年3月完成試驗
3 高壓渦輪導向葉片熱衝擊 沈陽航空發動機研究所 1977年完成試驗
4 三級渦輪工作葉片熱衝擊 西安航空發動機廠 1978年5月完成試驗
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軸拉杆
5 高壓渦輪軸疲勞試驗 航發廠 1979年8月完成試驗
6 低壓渦輪軸疲勞試驗
7 拉杆應力測定 航發廠 1977年5月完成試驗
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輪盤
8 一級風扇盤超轉試驗 沈陽航空發動機研究所 1979年完成試驗
9 一級渦輪盤超轉試驗 燃氣輪機研究所 1979年完成試驗
10 四級渦輪盤超轉試驗
11 壓氣機九、十級盤循環疲勞 沈陽航空發動機研究所 1977年5月完成試驗
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軸承
12 軸承性能與壽命試驗 沈陽航空發動機研究所 1981年10月完成試驗
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機匣
13 渦輪排氣機匣應力測定 航發廠 1978年春完成試驗
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燃燒部件性能
14 火焰簡單管低壓模擬燃燒試驗 航發廠 1975年8月基本完成試驗
15 火焰筒單管高壓燃燒性能試驗 燃氣輪機研究所 1979年4月因試驗件燒壞隻完成一半試驗
16 火焰筒高空點火性能試驗 燃氣輪機研究所 1979年8月完成試驗
17 燃油噴嘴特性試驗 航發廠 1978年5月完成試驗
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係統
18 滑油係統及滑油箱振動測定 航發廠 1980年7月完成試驗