中央航空發動機研究院(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研究院(TsAGI)螺旋槳發動機部、汽車和汽車發動機研究院的航空發動機部、伏龍芝航空工廠附屬設計局基礎上組建的，是蘇聯/俄羅斯航空發動機領域最權威的綜合性、系統性研究機構。該研究院是俄羅斯聯邦國家科學中心、聯邦國家企業，是俄羅斯唯一擁有從航空發動機的研制到對產品的科技維護的全方面能力的企業。

 

 

　　CIAM是國家科研機構的領導者，主要包括以下四大研究領域：

 

 

　　CIAM作為俄羅斯領先的發動機研究機構，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計發動機。CIAM擁有航空發動機開發的全生命周期技術，參與了俄羅斯所有的國產發動機的設計。CIAM的競爭實力在于擁有先進的數字化設計技術和航空發動機及其部件的設計及測試技術。

 

　　CIAM在航空發動機設計方面的主要任務包括：對未來各大類飛行器引擎發展進行全面預測、新型現代化發動機設計、發動機工作流程數學建模、發動機CAD數學建模、小型發動機設計、航空活塞發動機設計、高速發動機設計、發展和更新民用航空發動機的規范等。

 

 

CIAM重要科研成果：A-聚合物復合材料的風扇葉片;B- Stage C-179-2 (fan impeller and retaining stages);C-雙轉子復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年創建起，CIAM多年來一直擁有歐洲最大的航空發動機試驗體系。截止2015年，SIC擁有八個發動機全面測試(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的渦噴發動機和Ma 7的大規模未來高速民用飛機的高超聲速沖壓噴氣發動機高度、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：

 

 

 

　　在發動機測試技術方面，CIAM具備三方面發展模式：

 

 

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

 

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

 

　　該科學研究中心的建立是為了《2013-2025年航空工業發展》國家計劃，CIAM與多家行業內企業進行了合作，在企業聯合項目中參與了第五代發動機的研制。CIAM還積極參與了新一代航空發動機在高速、氣候環境試驗臺的空氣動力學和耐久性調試的工程技術試驗。CIAM與“俄羅斯直升機”針對廣泛使用復合材料和陶瓷材料的發動機進行了直升機渦輪發動機的外形測定和關鍵技術的優化。

 

　　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)以及歐美領先的航空航天和發動機企業(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加入了國際科學合作組織——歐盟框架研究計劃(研究航空運輸生態問題、減少航空技術的應用、制造和研究的時間和經費、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的研究)。十多年來，參與了一系列航發關鍵項目，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在預研先行的同時，也將會更加注重對新一代航空發動機的研究。加強與俄羅斯航空發動機行業內其他研究所和設計局的合作，以探索新一代發動機采用的技術。2015年8月，CIAM公布了其為保證俄航空發動機在2020-2030年前及更遠的未來具備競爭力的科技研發工作。主要涉及槳扇發動機(開式轉子發動機)、復雜熱力學循環發動機、分布式動力系統、混合式動力系統和超音速發動機的研發。

 

圖表：2025~2030年CIAM航空發動機發展規劃

 

　　資料來源：CIAM

 

　　高性能大型渦扇發動機

 

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

 

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

 

寬體客機發動機PD-35也是有PD-14發動機發展而來的

 

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

 

　　超過20 EPN分貝(在第4章ICAO標準的規則相比)降低噪音;

 

　　60%(與標準CAEP / 6相比)的NOx排放的供應;

 

　　有關機之間的時間的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。

 

　　執行ETOPS規則330分鐘(在一個發動機為雙引擎飛機飛行)。(而不是從PD-14 180分鐘。);

 

　　相對于發動機的第五代的水平比油耗降低10%-15%。

 

 

　　開式轉子發動機

 

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

 

　　俄羅斯-烏克蘭合作研制的安-70運輸機上配裝的D-27槳扇發動機就是一種開式轉子發動機，安-70因此成為世界上第一種僅采用槳扇發動機推進的飛機。除俄羅斯外，美國通用電氣、普惠，英國羅羅，法國斯奈克瑪等西方主要航空發動機企業都開展了開式轉子發動機研究。

 

　　漿扇發動機具有較高的燃油經濟性，但是與傳統的渦扇發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計劃中的的開式轉子發動機空氣動力對比

　　資料來源：Central Institute of Aviation Motors

 

圖表：CIAM的開式轉子發動機驗證機結構圖

 

　　資料來源：CIAM

 

　　CIAM目前進行了開式轉子發動機的全尺寸齒輪傳動驗證機的研制，該驗證機具有現場試驗結果可靠性高、降低了模型和全面測試成本、縮短關鍵技術開發周期等優點。

 

　　分布式動力系統

 

　　關鍵技術：

 

　　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的氣流控制設備(用于降低不均勻和波動性氣流和壓力損失);

 

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

 

　　正反轉示意圖的創建，以獲得渦輪機的更高效率。

 

 

　　混合式動力系統

 

　　關鍵技術：

 

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

 

　　電力系統帶燃料帶特定重量<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生器(催化重整，等離子催化轉化，脫水)

 

 

　　超音速發動機

 

　　超音速客機及超音速商務機動力裝置發展方向：

 

　　可大范圍調節輸出路徑的可變周期渦扇發動機

 

　　帶自適應風扇的可變周期渦扇發動機(控制風扇壓力上升程度和導出量)

 

　　分布式動力系統

 

 

 

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