涡扇10系列发动机也叫“太行”发动机，是我国科技工作者在1980年代初期就开始研发的先进航空军用发动机，在当时中国航空界的严峻局面的情况下，中国航空研究院606所面对困境，以国家决定发展新一代大推力涡扇发动机的目标为己任，经过20多年的努力，在2004年随歼十正式生产定型了涡扇10，2005年随机大批量入役。在这一过程中，606攻克了很多技术难关，其中就包括燃烧室技术。
燃烧室（combustor）主燃烧室是航空发动机三大部件之一，位于压气机和涡轮之间，用来将燃油中的化学能转变为热能，将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许温度，以便进入排气装置内膨胀作功。606经过研发，使燃烧室的燃烧效率提高、燃烧稳定范围加宽、总压损失减小、出口温度分布均匀，涡扇10在歼-10的飞行包线内点火可靠，排气污染小，结构可靠，重量轻，寿命长等。
606所通过研究发现，燃烧室一般可分为单管燃烧室、环管燃烧室和环形燃烧室等，尽管结构形式虽然多种多样，但都是由扩压器、壳体、火焰筒、燃油喷嘴和点火器等组成。目前，中国科学家研发燃烧室仍然采用经验/分析相结合的方法，主要集中于提高燃烧效率、降低耗油率、研究新的冷却方法和冷却结构、增加燃烧室温升、延长燃烧室使用寿命、改善结构可靠性、耐久性和维修性以及减少污染排放。
涡扇10系列发动机的主燃烧室的发展并没有停下来，中国科学家又把燃烧室的类型由单管燃烧室发展到环管燃烧室，然后再发展到短环形燃烧室， 燃烧室进口压力及进气温度不断提高， 出口平均温度由1150K增加到现在的1900K左右，另外，燃烧室长度不断减小。在相似的起飞状态空气流量下比较燃烧室的长度，缩短到 300～500毫米左右。
相对于国外已研制出推重比10一级的发动机，涡扇-10可能还存在研发上的差距。比如美国的F119、欧洲的EJ200和法国的M88-2，基本都采用了带气动雾化喷嘴的燃烧室，燃烧室出口温度分别为1977K和1850K，EJ200的燃烧室继承了RB199的经验，带有蒸发管式喷嘴，燃烧室出口温度为1803K。这些先进燃烧室采用的新技术和结构，比如浮壁式火焰筒、分区供油结构、分区燃烧结构、多孔层板发汗冷却、发散冷却和多基火焰筒冷却等，都将为太行系列发动机提供技术支撑。
未来，中国科学家还要进一步应用浮壁式火焰筒技术，并进行更多的实践检验，像V2500、高效节能发动机验证机E3、F100-PW-229、F119那样，实现燃烧效率的高稳升。分区供油是和分区燃烧结构的优化，可能也是涡扇系列清洁燃烧室的改进重点，燃烧室带有双环腔并列燃烧区，在起动、高空点火和慢车状态时的喷油状况都会提升，发动机的可靠性、耐久性也会随新型耐热结构材料的应用而提升。
根据美国第5代战斗机的战术技术要求，第5代战斗机要求以不加力状态达到M1.5的巡航速度，需要提高发动机推重比。需合理选择发动机的循环参数，提高涡轮进口温度和总增压比。对发动机进行循环参数优化得出结论，推重比10一级发动机的总增压比将维持在推重比8一级发动机的水平上或略有提高，而涡轮进口温度将从1600K提高到1800-1900K，即燃烧室的工作压力不会变化太大，但温升将比目前增加200-300K。提高发动机推重比要求增加燃烧室温升。
太行发动机研制成功，标志着中国在自主研制航空发动机的道路上实现重大跨越，对今后加速我国航空发动机事业跨越式发展打下基础，对加强国防现代化建设具有十分重要的意义，未来的方向是减少寿命期费用，强调可靠性和维修性，进一步改善燃烧室的结构可靠性、耐久性和维修性是中国空军发动机研制的一大关键任务。
热门跟贴