中央航空發(fā)動機研究院(CIAM，俄文簡稱ЦИАМ)始建于1930年12月3日，是在中央空氣流體動力學(xué)研究院(TsAGI)螺旋槳發(fā)動機部、汽車和汽車發(fā)動機研究院的航空發(fā)動機部、伏龍芝航空工廠附屬設(shè)計局基礎(chǔ)上組建的，是蘇聯(lián)/俄羅斯航空發(fā)動機領(lǐng)域最權(quán)威的綜合性、系統(tǒng)性研究機構(gòu)。該研究院是俄羅斯聯(lián)邦國家科學(xué)中心、聯(lián)邦國家企業(yè)，是俄羅斯唯一擁有從航空發(fā)動機的研制到對產(chǎn)品的科技維護的全方面能力的企業(yè)。

 

 

　　CIAM是國家科研機構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)者，主要包括以下四大研究領(lǐng)域：

 

 

　　CIAM作為俄羅斯領(lǐng)先的發(fā)動機研究機構(gòu)，為無人機、小型飛機、亞音速客機和伙計、高超聲速飛機、直升機以及其它各類型飛機設(shè)計發(fā)動機。CIAM擁有航空發(fā)動機開發(fā)的全生命周期技術(shù)，參與了俄羅斯所有的國產(chǎn)發(fā)動機的設(shè)計。CIAM的競爭實力在于擁有先進的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)和航空發(fā)動機及其部件的設(shè)計及測試技術(shù)。

 

　　CIAM在航空發(fā)動機設(shè)計方面的主要任務(wù)包括：對未來各大類飛行器引擎發(fā)展進行全面預(yù)測、新型現(xiàn)代化發(fā)動機設(shè)計、發(fā)動機工作流程數(shù)學(xué)建模、發(fā)動機CAD數(shù)學(xué)建模、小型發(fā)動機設(shè)計、航空活塞發(fā)動機設(shè)計、高速發(fā)動機設(shè)計、發(fā)展和更新民用航空發(fā)動機的規(guī)范等。

 

 

CIAM重要科研成果：A-聚合物復(fù)合材料的風扇葉片;B- Stage C-179-2 (fan impeller and retaining stages);C-雙轉(zhuǎn)子復(fù)合材料風扇葉片模型;;D-齒輪箱(NP= 30,000 HP，IP =2.5-3);E-渦輪整體葉盤

 

　　自1953年創(chuàng)建起，CIAM多年來一直擁有歐洲最大的航空發(fā)動機試驗體系。截止2015年，SIC擁有八個發(fā)動機全面測試(包括高度、速度、溫度和濕度等)試驗臺，可以對五十種型號的發(fā)動機和百余種組件進行測試。CIAM試驗臺總裝機能力為734MW，可模擬0-27km高度、Ma 0-4范圍的飛行條件。可進行起飛推力達25kgf的渦噴發(fā)動機和Ma 7的大規(guī)模未來高速民用飛機的高超聲速沖壓噴氣發(fā)動機高度、速度特性模擬試驗，以及進行燃燒室、壓氣機、渦輪機、燃燒室加力、沖壓發(fā)動機的獨立測試。

 

CIAM’s testing facility at Lytkarino

 

　　通過SIC的研究，主要解決CIAM的以下項目：

 

 

 

　　在發(fā)動機測試技術(shù)方面，CIAM具備三方面發(fā)展模式：

 

 

　　CIAM的測試裝備不但參與了前蘇聯(lián)/俄羅斯和烏克蘭的全部發(fā)動機型號研制，還參與了歐洲部分發(fā)動機的型號研制。

 

　　CIAM于2014年加入 “茹科夫斯基學(xué)院”國家研究中心，該科研中心包括五個俄羅斯航空工業(yè)的領(lǐng)先科研機構(gòu)：中央空氣流體動力研究院(TsAGI，俄文簡稱ЦАГИ)、中央航空發(fā)動機研究院(CIAM，俄文簡稱ЦИАМ)、國家航空系統(tǒng)科學(xué)研究所(GosNIIAS，俄文簡稱ГосНИИАС)、西伯利亞航空科學(xué)研究所(SibNIA，俄文簡稱СибНИА)、航空系統(tǒng)國家科學(xué)試驗場(GkNIPAS，俄文簡稱ГкНИПАС)。

 

　　該科學(xué)研究中心的建立是為了《2013-2025年航空工業(yè)發(fā)展》國家計劃，CIAM與多家行業(yè)內(nèi)企業(yè)進行了合作，在企業(yè)聯(lián)合項目中參與了第五代發(fā)動機的研制。CIAM還積極參與了新一代航空發(fā)動機在高速、氣候環(huán)境試驗臺的空氣動力學(xué)和耐久性調(diào)試的工程技術(shù)試驗。CIAM與“俄羅斯直升機”針對廣泛使用復(fù)合材料和陶瓷材料的發(fā)動機進行了直升機渦輪發(fā)動機的外形測定和關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化。

 

　　CIAM從科技儲備階段一直到國家試驗臺的認證階段，參與整個航空發(fā)動機的研制過程。

 

　　國際方面CIAM與世界科研中心、德國DLR、法國ONERA、荷蘭NRL、歐洲航天局(ESA)以及歐美領(lǐng)先的航空航天和發(fā)動機企業(yè)(空客、賽峰、達索、波音、羅•羅、普•惠加拿大、MDS Aero、Avio Aero、MTU Aero、MAN Diesel Turbo SE、Shell)建立了緊密聯(lián)系，同時與亞洲科研中心、印度的GTRE和DRDL、中國的中鋼集團工程設(shè)計研究院(SEDRI)、GTE和CAPI等公司進行了合作。

 

　　自2003年起，CIAM加入了國際科學(xué)合作組織——歐盟框架研究計劃(研究航空運輸生態(tài)問題、減少航空技術(shù)的應(yīng)用、制造和研究的時間和經(jīng)費、用戶的安全保證、飛機維護及乘客的安全保證、未來航空運輸新思路和新技術(shù)的研究)。十多年來，參與了一系列航發(fā)關(guān)鍵項目，目前CIAM正在與歐盟探討加入“地平線2020”項目。

 

CIAM在歐盟框架計劃的第6和第7階段中的貢獻

 

CIAM目前正在進行的歐盟框架計劃項目

 

CIAM參與的主要國際項目

 

　　CIAM在預(yù)研先行的同時，也將會更加注重對新一代航空發(fā)動機的研究。加強與俄羅斯航空發(fā)動機行業(yè)內(nèi)其他研究所和設(shè)計局的合作，以探索新一代發(fā)動機采用的技術(shù)。2015年8月，CIAM公布了其為保證俄航空發(fā)動機在2020-2030年前及更遠的未來具備競爭力的科技研發(fā)工作。主要涉及槳扇發(fā)動機(開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機)、復(fù)雜熱力學(xué)循環(huán)發(fā)動機、分布式動力系統(tǒng)、混合式動力系統(tǒng)和超音速發(fā)動機的研發(fā)。

 

圖表：2025~2030年CIAM航空發(fā)動機發(fā)展規(guī)劃

 

　　資料來源：CIAM

 

　　高性能大型渦扇發(fā)動機

 

　　俄羅斯近30年來的首款發(fā)動機PD-14已經(jīng)計劃批量生產(chǎn)，關(guān)于PD-14發(fā)動機的先進技術(shù)這里就不再贅述了。值得一提的是PD-14發(fā)動機研制的成功將極大的帶動俄羅斯航空發(fā)動機整體技術(shù)水平的發(fā)展，俄羅斯計劃利用其核心機進一步研發(fā)直升機的渦軸發(fā)動機和更大推力的民用航空發(fā)動機。

 

利用PD-14核心機發(fā)展的適用于不同飛機類型的多型發(fā)動機(看這張圖就是感覺滿滿的激情啊!)

 

寬體客機發(fā)動機PD-35也是有PD-14發(fā)動機發(fā)展而來的

 

　　2016年2月。CIAM正式提出了推力達30~35噸的大推力航空發(fā)動機PD-35的研發(fā)項目。CIAM根據(jù)長期針對世界航空技術(shù)市場發(fā)展趨勢的分析，認為大推力發(fā)動機具有長期競爭力。并提出了PD-35航空發(fā)動機的研制目標：

 

　　超過20 EPN分貝(在第4章ICAO標準的規(guī)則相比)降低噪音;

 

　　60%(與標準CAEP / 6相比)的NOx排放的供應(yīng);

 

　　有關(guān)機之間的時間的30多萬小時的飛行過程中，在2030年- 550萬小時以上。;

 

　　工作時間在機翼上超過15-20萬小時以上。

 

　　執(zhí)行ETOPS規(guī)則330分鐘(在一個發(fā)動機為雙引擎飛機飛行)。(而不是從PD-14 180分鐘。);

 

　　相對于發(fā)動機的第五代的水平比油耗降低10%-15%。

 

 

　　開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機

 

　　在2011-2015年CIAM研究了2025-2030年民用飛機可能應(yīng)用的動力裝置布局。直接驅(qū)動和減速器驅(qū)動的雙轉(zhuǎn)子槳扇發(fā)動機(開式轉(zhuǎn)子)可為未來支線飛機應(yīng)用提供一定優(yōu)勢。

 

　　俄羅斯-烏克蘭合作研制的安-70運輸機上配裝的D-27槳扇發(fā)動機就是一種開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機，安-70因此成為世界上第一種僅采用槳扇發(fā)動機推進的飛機。除俄羅斯外，美國通用電氣、普惠，英國羅羅，法國斯奈克瑪?shù)任鞣街饕娇瞻l(fā)動機企業(yè)都開展了開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機研究。

 

　　漿扇發(fā)動機具有較高的燃油經(jīng)濟性，但是與傳統(tǒng)的渦扇發(fā)動機相比具有較高的噪聲。解決這種問題的主要途徑之一是使雙轉(zhuǎn)子前后螺旋槳具有不同的直徑，CIAM研制了“COMBY”槳扇，在巡航飛行條件下保障推進效率達到0.85，在噪聲水平不增加的情況下能夠增加起飛推力13%。

 

圖表：COMBY2與歐盟DREAM計劃中的的開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機空氣動力對比

　　資料來源：Central Institute of Aviation Motors

 

圖表：CIAM的開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機驗證機結(jié)構(gòu)圖

 

　　資料來源：CIAM

 

　　CIAM目前進行了開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機的全尺寸齒輪傳動驗證機的研制，該驗證機具有現(xiàn)場試驗結(jié)果可靠性高、降低了模型和全面測試成本、縮短關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)周期等優(yōu)點。

 

　　分布式動力系統(tǒng)

 

　　關(guān)鍵技術(shù)：

 

　　高性能低噪音外置式風扇(單列和雙排)(可在入口不均勻增加的氣流的綜合條件下運行);

 

　　曲線空氣和氣體通道邊界區(qū)的氣流控制設(shè)備(用于降低不均勻和波動性氣流和壓力損失);

 

　　分布式動力系統(tǒng)的元件和部件，尤其是傳動裝置，可將能量從動力源(氣體發(fā)生器)傳遞到動力部分(風扇螺旋槳);

 

　　正反轉(zhuǎn)示意圖的創(chuàng)建，以獲得渦輪機的更高效率。

 

 

　　混合式動力系統(tǒng)

 

　　關(guān)鍵技術(shù)：

 

　　可調(diào)電功率范圍2～5.5兆瓦，單位質(zhì)量<0.1～0.3千克/千瓦(當前水平1～3級)

 

　　電力系統(tǒng)帶燃料帶特定重量<1.0千克/千瓦(當前水平2～5級)

 

　　由煤油制成的合成氣體和氫氣機載震蕩發(fā)生器(催化重整，等離子催化轉(zhuǎn)化，脫水)

 

 

　　超音速發(fā)動機

 

　　超音速客機及超音速商務(wù)機動力裝置發(fā)展方向：

 

　　可大范圍調(diào)節(jié)輸出路徑的可變周期渦扇發(fā)動機

 

　　帶自適應(yīng)風扇的可變周期渦扇發(fā)動機(控制風扇壓力上升程度和導(dǎo)出量)

 

　　分布式動力系統(tǒng)

 

 

 

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