第四节 协作

 

一、机匣及叶片

1.进气机匣组件、风扇排气机匣、低压后机匣

进气机匣组件、风扇排气机匣、低压后机匣，由上海电工机械厂从1972 年2月开始研制，其中以进气机匣组件的难度最大。该组件位于涡扇8发动机前部，由23片导流叶片和双层结构的内、外环构成，是一个复杂的钛合金薄壁空心夹层焊接结构件。机匣壁厚仅1.5～3毫米，重量较轻，具有结构尺寸大（最大直径1350毫米）、轻型薄壁、造型复杂、工作条件困难等特点。全组件由232 个待焊零件组成，采用惰性气体保护自动焊、手工焊、接触焊（点焊、滚焊）及钎焊等方法焊接，焊缝总长度达77米之多。其中自动氩弧焊20米（内包多层焊）、手工氩弧焊57米。上海电工机械厂在航发厂、上海冶金所、上海钢研所、成都发动机厂、西安发动机厂、航空材料所等单位协作下，于1976年攻下钛合金材料风扇进气机匣的焊接关，至1982年共交付3种机匣11台套。

2.涡轮机匣组件、排气机匣、尾锥体

涡轮机匣组件、排气机匣、尾锥体，由上海先锋电机厂从1972 年起研制，其中涡轮机匣组件的难度较大。该机匣是涡扇8发动机二类零件之一，其外形为整体蜂腰形，由两圆锥体组成。该机匣材料为GH132（铁基耐热合金），毛坯为自由锻件（由齐齐哈尔钢厂提供），重达1200公斤，而成品仅30公斤。具有尺寸大、形状复杂、精度要求高薄壁件的特点。还使用当时国内尚未广泛采用的等离子喷涂新工艺。至1980年，共交付3种组件11台套，形成年产12～20台套的生产能力。

3.主附件传动机匣

主附件传动机匣由上海汽车齿轮厂研制，1976～1983年共交付10台套。其中1976年2台套，1980年2台套，1981年1台套，1982年3台套，1983年2台套。

4.叶片

上海汽轮机厂担负涡扇8 发动机一级风扇叶片、二级风扇叶片、一级静子叶片和四级涡轮叶片等4种叶片的研制。从1974年起，陆续按总装的要求，按时供应一、二轮5台发动机的叶片。第三轮发动机总装所需的叶片，于1980年8月交付一级风扇叶片245片，计7台套；1980～1982年交付二级风扇叶片190片，计6台套。

二、燃油总管

涡扇8 发动机的燃油总管由上海油嘴油泵厂研制，1975～1981年共交付12台套。在研制过程中，得到上海交大、航发厂、西安发动机厂等单位的协助，攻克了中频感应加热钎焊工艺。在一、二轮研制的基础上，钎焊工艺不断得到改进和完善，产品质量达到设计要求，可以进行小批量生产。

三、轴承

涡扇8 发动机共有轴承31项、钢球2项。7项主轴承均系C级精度，套圈、钢球和滚棒均系M50钢，保持架采用硅铁锌青铜，表面镀银。滚珠轴承由上海中国轴承厂研制，滚棒轴承由上海滚动轴承厂研制。其中4号轴承、5号轴承属超高速轴承，尤以5号轴承外径椭圆，制造难度更大。经过上海滚动轴承厂组织攻关，攻克M50 钢圈锻压和外径椭圆加工关，于1976年制造出国内第一个椭圆外径超高速航空轴承，经长期试车和工厂验证性试飞，性能良好。1974年首轮1台发动机装配时，因国产轴承研制脱期，主轴承均改用进口轴承，但4 1 2号轴承没有进口。主机厂当即向上海滚动轴承厂求援，经该厂日夜奋战，只用1周时就加工好1套4 1 2号轴承，及时供主机厂装配。第二、三轮发动机主轴承由上海中国轴承厂和上海滚动轴承厂制造。除7 项主轴承外，其余24项轴承的制造单位是：上海中国轴承厂8项、上海滚动轴承厂8项、上海红星轴承厂5项、上海微型轴承厂2项、苏州轴承厂1项。钢球2 项，由上海钢球厂研制。从1976年起，上述轴承厂均及时供货，满足主机厂二、三轮发动机配套的需要。在长期试车和工厂验证性试飞中，轴承质量良好，未发现重大故障。

四、新材料

1.TC4钛合金

TC4 钛合金是国际上应用范围最广、使用最多的一种钛合金，在涡扇8发动机上大量采用，占发动机总重量的15％。1973年前，抚顺钢厂、沈阳有色金属加工厂、上钢五厂、902厂等就已提供了一定数量的钛合金，但质量上存在问题较多。经与有关单位协同研究，完善了冶炼工艺，使合金的化学成份达到国际通用水平。

涡扇8 发动机的第一、二级风扇盘及第一、二级隔套，其毛坯特大、特重，当时材质指标有波动，组织不够均匀。为此，1977年航发厂与有关单位共同组成TC4钛合金大锻件质量攻关组，对重量在60公斤以上的TC4钛合金大锻件进行攻关。经过多年努力，使大锻件的质量明显改善，满足了装机使用的要求，并使TC4钛合金的应用研究推进到一个长寿命、大规格、高用量的新阶段。1984年6月，TC4钛合金通过航空部和冶金部的鉴定。1986年11月，TC4钛合金在涡扇 8发动机上的应用研究成果获航空部科技进步二等奖。

2.45CrMoVA合金

该合金为中碳低合金Cr －Mo－V，系珠光体型耐热钢，用于涡扇8发动机的高、低压涡轮轴和高压拉杆、十二级压气机盘。1973年上钢五厂和航空材料所共同组成课题组，先后进行冶炼、热处理和加工工艺等探索研究。为改进冶炼工艺，将大气冶炼加电渣重熔改加一次真空自耗。1974年9月进行大炉试验。高、低压涡轮轴锻件挤压成空心轴毛坯，由上海异型钢管厂采用反挤压新工艺挤压而成；自由锻件毛坯由上钢五厂承制；十二级压气机盘毛坯由上海重型机器厂承制；高压转子拉杆毛坯由上海吴凇锻造厂承制。1975年上半年起分期分批向航发厂提供圆饼、圆环及各种规格棒材。1977年1月，冶金部和三机部联合召开预鉴定会议，肯定了研制的初步成果，并提出进一步要求。课题组又对材料的各种性能进行全面测试，为材料鉴定提供大量数据。后因涡扇8发动机研制中止，此新材料最终未能正式鉴定。

3.K9合金

K9 合金是新型镍基铸造高温合金，涡扇8发动机一级涡轮叶片采用此材料。该合金由航空材料所、上海交大、上海钢研所共同研制，上海硅酸盐研究所承担A1－Si 涂层研制。1973年上海钢研所生产母合金17炉，共1700公斤。1974年5月向航空机械厂提供合格毛坯叶片284片。首轮1台一级涡轮叶片系2种材料混装，其中K9合金66片，K17G合金64片。1976年，在航发厂、航空机械厂共同努力下，合金和涂层研制工作基本完成，并达到国外同类材料的水平。经长期试车考核，该合金不仅具有优良的热疲劳性能，而且具有长寿发动机叶片材料所必需的组织稳定性和抗热腐蚀性能。1977年通过三机部和冶金部的预鉴定。1985年8月获冶金部三等奖。

4.K17G合金

K17G 合金是一种镍基铸造合金，高铝和高钛含量是该合金成份的主要特点。1973年先确定涡扇8发动机一级涡轮叶片采用K9合金，但考虑到K9合金研制需要一定周期，而且需用钽、铌等贵重稀有元素。为满足研制进度，采取研制K17G和K9合金同时进行，由沈阳金属所、航空机械厂、上钢五厂、航发厂等单位组成研制小组。1974年下半年沈阳金属所完成K17G材料性能报告，并分别由上钢五厂浇铸7炉、沈阳金属所浇铸5炉母合金球形锭，再经航空机械厂精铸成叶片毛坯，加工合格后交航发厂首轮1台装半台套（64片），第二轮装2台套，顺利地通过台架长期试车和工厂验证性试飞。1976年底，上钢五厂用中频真空感应炉共冶炼150多炉，约15吨母合金，完成了二轮生产任务。1977年1月通过三机部和冶金部的预鉴定。

5.GH901合金

GH901 合金是一个以γ’相为主要强化相的Ni－Fe基高温合金，用于制造涡扇8发动机一、二、三级涡轮盘，十三、十四、十五级压气机盘和高低压轴颈等重要部件。该材料于1972年10月由上钢五厂、冶金部金属研究所、上海钢研所、航空材料所、上海重型机器厂、德阳第二重型机器厂、航发厂等组成三结合课题组进行研制。1976年5月，上钢五厂按现行双真空冶炼工艺，共试生产87炉，饼坯和锻件由上海重型机器厂承担。至1984年上钢五厂共生产144炉，交付航发厂各种锻件79.159吨。试验结果表明，全面性能已达到技术条件的要求，装机零件经台架长期试车和试飞情况良好。于1976年6月通过冶金部和三机部的预鉴定，1984年10月20日又通过冶金部和航空部的科学技术成果鉴定。1985年8月获冶金部三等奖。

6.GH738合金

GH738 合金是γ’相［Ni3（A1·Ti）］沉淀硬化型镍基合金，最高使用温度不超过815℃，但在燃气轮机870℃工况时，仍具有良好的抗氧化腐蚀性能。用于涡扇8发动机三、四级涡轮叶片。1973年，上钢五厂在航空材料所、上海交大、上海汽轮机厂协作下，用双真空冶炼工艺和直接轧制的热加工工艺，前后4批共生产100余炉，交付用户10余吨成品棒材。试验结果表明，热轧棒材的各项性能指标与国外同类合金热轧棒材相仿。1976年6月，航空机械厂在第二轮生产中用该合金研制1台套三级涡轮叶片，接着投入小批量生产。1977年1月，通过冶金部和三机部的预鉴定。

7.GH22合金

GH22 合金是以Mo、W、Co元素作为强化的镍基耐热合金，具有良好的抗氧化性能，用于航空发动机燃烧室。1973年上钢三厂、上钢五厂、上海钢研所、航发厂、上海电动工具厂等单位组成合金研制课题组，完成2个周期的小炉试验和工业化试生产。在试生产中采用电弧炉冶炼加电渣重熔的双联冶炼工艺。上钢三厂负责板材的试制，于1974年10月首批交付0.7～3.0毫米冷轧板、4～10毫米热轧中板，共计13项6.7吨合格板材。上钢五厂承制锻件和棒材，至1976 年10月，先后进行7个周期的研制和成批生产，约200炉共100吨锻件和棒材。经测试主要性能达到美国AMS5536G的技术标准。1977年1月通过冶金部和三机部的预鉴定。1985年8月获冶金部四等奖。

8.非金属材料

涡扇8发动机选用的非金属新材料共有22种。其中Ⅰ类新材料3种，Ⅱ类新材料8种，Ⅲ类新材料11种。

 

涡扇8发动机Ⅰ类非金属新材料研制情况表

 

1--4106号合成航空润滑油--Ⅰ--滑油系统--1970年成都发动机厂、上海第一汽车附件厂与重庆一坪化工厂--Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轮--1979年5月在上海部级鉴定

2--DW－73石墨封严材料--Ⅰ--主轴承密封--上海电碳厂--Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轮--1981年7月23日在上海局级鉴定

3--DW－73H石墨封严材料--Ⅰ--主轴承密封--上海电碳厂--Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轮--1981年7月23日在上海局级鉴定

五、成品附件及工具

涡扇8 发动机在成都发动机厂试制期间，曾于1970年9月召开成品配套协调会议，发动机成品附件共15项19件，全部由三机部所属的8家工厂承制。主机厂与各成品附件承制厂签订生产和技术协议，会后成品附件研制工作在各承制厂全面展开。1974年涡扇8发动机由上海市负责研制后，上述成品附件改为给上海汽附一厂配套。同年11月，三机部在河南新乡召开成品附件协调会议后，上海汽附一厂于翌年5月和各成品附件承制厂又在上海正式签订生产和技术协议。从1975年起，各承制厂陆续按协议向汽附一厂提供成品附件，并派出技术人员参加总装厂的有关试验、试车。其中燃油系统三附件研制难度最大，1975年9月～1979 年庆安公司经过8次协调和攻关，按国际民航要求完成150小时适航性试车。天津航空电器厂为解决点火激磁器在起飞状态下电嘴停火故障，用6个月时间重新研制新的高频变压器，保证了国产附件参加工厂验证性试飞。此外，上海工具厂还提供各种类型拉刀108种。