大型运输机动力装置研究

桨发动机逐渐被涡扇发动机所替代。涡扇发动机的保持了涡喷发动机工作推力大的优点，同时耗油 率只有涡喷发动机的２／３。涡扇发动机排气速度低、推进效率高、耗油率低，噪声大大低于涡喷发 动机，经济性良好，适于作大型远程飞机的动力。综合各种先进技术的高涵道比涡扇发动机具有三 高的循环参数：高涵道比（５～８）、高的总压比（３０左右）、高的涡轮前燃气温度（１３２７～１３７７摄氏
单台功率（千 瓦）
３３５５ ５５１６ ２４２０ ４２７３ ３１２６ ８８２６
空气流量 （千克／秒）
１４．７ ２９．４８ １２ ２１ ２０ ６２ ３．１２ ４．２３ ３．０６ ３．９ ４．１
功重比
大商船
Ｂｅｌｆａｓｔ
安一１２ 安一２２
２、由于早期设计的螺旋桨不适应高亚声速飞行时使用，因此从２０世纪６０年代开始，大中型涡
了新型的桨扇发动机，在高亚音速飞行时具有优异的性能。本文简单分析大型运输机动力装置的特
点，提出适合国内百吨级运输机的动力装置方案。
一、大型运输机的主要动力装置 大型运输机要求适应复杂多样的环境、能够大规模远程快速运输物资装备，能够快速运载各种
大型重型装备，满足这些要求必须具备强健的“心脏”。作为飞机的心脏，大型飞机的动力装置通 常采用高性能的大功率涡轮螺旋桨发动机、高涵道比涡扇发动机以及新型的桨扇发动机。 １、涡轮螺旋桨发动机在中、低速飞行（飞行速度低于８００米／秒）和起飞时具有良好的工作特
４．１ １６ ８８５ １．４ ３
重
数
Ｃ－１４１
ＴＦ３３－Ｐ－７
９３．４７
４
１５５．５８
Ｏ．５７
ＴＦ３９＿ＧＥ— Ｃ一５ ＩＣ １９１．２ ４ ３７９．６６
０．３２１—Ｏ．５ ２６ ９４ １３１６ ８
５．６ ｌ ４．７
ＩＬ一７６
Ｄ一３０Ｋ１７
１１５．２
４
１７０
０．５－０．７１
２０
１１２２
２．４２ ５
安
本文链接：/Conference_6260094.aspx
性，２０世纪五六十年代曾广泛用作客机和运输机的动力。涡桨发动机具有传递功率大、传动比高， 径向尺寸小等特点。其优点在于：比活塞式结构简单，没有往复运行零件，振动小：单位重量产生 的功率大，具有活塞式发动机省油的特点，且使用煤油，较活塞式发动机更为经济；具有涡喷式发 动机功率大，体积小的特点，单台功率可比最大的航空活塞式发动机数倍。涡桨发动机的不足之处 在于：使用涡桨发动机的飞机，飞行高度低（５０００米以下）：飞行速度慢（６００～８００千米／４＇时）。
使用寿命为１８０００小时，巡航飞行速度达７５０千米／４＇时。可见桨扇发动机具有极高的商业价值和军
事意义。 三、结论 由大型飞机动力装置的演变易知，低亚音速飞行的大型飞机的最佳动力装置是涡桨发动机，高
亚音速飞行的大型飞机的最佳动力装置是涡扇发动机和桨扇发动机。当前技术条件下，桨扇发动机 在噪声、安全保证等方面的问题还需要解决。 未来高亚音速飞行器最理想的动力装置应当是桨扇发动机。鉴于我国当前的航空科技水平，建
表１为大型飞机涡桨发动机性能。 表１ 飞机名 称
Ｃ－１３０ Ｃ一１３３
大型飞机涡桨发动机性能 台数 起飞载重 （吨）
４ ４ ４ ４ ４ ４ ７０．３１ １２９．７３ ４０．８ １０４ ６１ ２５０
发动机名 称
Ｔ５６］＾一１５ Ｔ３４一Ｐ—９Ｗ Ｄａｒｔ １２ＭＫ５１５ ＡＩ一２０Ｋ ＨＩ（－１２ＭＡ
Ｄ－１８Ｔ 一１２４ ２２９．５ ４ ４０５
０．３６７＿０．５ ２５ ８１ ０．３６７＿０．５ Ｄ一１８Ｔ ２２９．５ ６ ６００ ８１ ２５ １３２７ ５．６ １３２７ ５．６
５．７ ２ ５．７ ２
安
一２２５
３、涡桨发动机在高亚音速飞行速度时，螺旋桨效率将变低，耗油率增加，经济性变差；涡扇发
动机在低速飞行时的经济性却不如涡桨发动机。为使低速和高速飞行时都具有较好的经济性，业界
发动机性能参数较高，涵道比通常在５～８之间，涡轮前温度高达１３７７摄氏度，总增压比通常在３０
左右；为了提供更高的性能，常常需要多台联合使用。 ３、桨扇发动机耗油率极低、功率巨大。由表３可知，安－－７０飞机上的Ｄ－－２７桨扇发动机的耗 油率仅为０．１３～Ｏ．１７ ｋｇ／（ｋｇｆ．ｈ），约为通用涡扇发动机的一半：单台功率为５０００～１００００千瓦，
０．１７４
２２．４ １５３０ ２４．９
０．１３０
２９．７ １４５０ １２．１
空气流量（千克／秒） 发动机尺寸（长宽高，毫米）
桨扇效率 桨扇直径（米）
４１９８．５，１２５９，１３７０
０．９ ４．５ １６５０ １８０００
干质量（不包括桨扇）ห้องสมุดไป่ตู้千克）
设计使用寿命（小时）
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二、大型飞机动力装置特点
大型运输机动力装置研究
邓爱蓉时瑞军 ６０８所 引言 大型运输机通常采用涡桨发动机、涡扇发动机以及桨扇发动机作为动力装置，以满足长距离、 高载重以及低油耗等要求。２０世纪５０年代，各国运输机主要以涡轮螺旋桨发动机为动力装置；２０
世纪６０年代，涡扇发动机逐渐取而代之成为运输机的主流动力装置；２０世纪７０年代以来，又出现
提出了一种新型的燃气涡轮发动机——桨扇发动机。该发动机既具有涡桨发动机耗油率低、又具有 涡扇发动机适于高速飞行的特点，成为大型飞机长的有力动力装置。桨扇发动机的缺点在于噪声、 振动及减速器性能差，特别是没有外涵机匣，使用安全性没有保证。美国通用电气公司与法国国营 航空发动机研究制造公司合作研制了ＧＥ３６桨扇发动机，但没有投入使用。前苏联坚持不懈研制了Ｄ －－２７桨扇发动机．并将其成功运用于安－－７０运输机上，取得了高速度性和高经济性的优点。表３是
Ｄ一２７桨扇发动机的部分性能数据。 表３ Ｄ一２７桨扇发动机性能 起飞
８９３４ １０４４０ Ｏ．１７０ ２２．９ １６４０ ２７．４
—、、、≤堡状态
蕊＼
最大连续
７７２０ ８３５０
最大巡航
７１３６ ５０３０
桨扇转速（转／分） 当量功率（千瓦） 耗油率（ｋｇ／（ｋｇｆ．ｈ）） 总增压比 涡轮进口温度ＣＫ）
度）。经过良好设计的高涵道比涡扇发动机的耗油率约为低涵道比涡扇发动机的２／３。风扇噪声是高 涵道比涡扇发动机的主要噪声来源。 表２为大型飞机涡扇发动机性能。
一４７７—
表２大型涡扇发动机性能 飞机 名称 发动机 名称 单台推力 （千牛）
厶
口
耗油率 起飞载 重（吨） ｋｇ／（ｄａｎ．ｈ
、
推 总增 压比 涡轮前 温度（℃） 涵道 比 比
分析上述各种大型飞机的动力装置，易知大型飞机动力装置具有以下特点：
１、涡桨发动机功率巨大。由表１可知，大型运输机常用的涡桨发动机的单台功率在２０００～９０００
千瓦之间，为了提高飞机载重，常常需要多台联合使用，总功率在８０００～４００００千瓦之间；随着起 飞载重增大，需要的发动机总功率越大。
２、涡扇发动机涵道比高、涡轮前温度高、总压比高。由表２可知，先进的大型运输机单台涡扇
议积极开展桨扇发动机的技术研究。
参考文献
［１］刘大响、陈光，航空发动机——飞机的心脏，航空工业出版社，２００３年１２月
［２］方昌德，世界航空发动机手册。航空工业出版社，１９９６年６月 ［３］戴思宗、董建鸿，大型军用运输机发展概述，飞机设计参考资料，２００４年第３期
大型运输机动力装置研究
作者： 作者单位： 邓爱蓉， 时瑞军 608所