第四代军用航空发动机(F119和EJ2000)
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涡喷-5涡喷-5是沈阳航空发动机厂根据苏联BK-1φ发动机的技术资料仿制的第一种国产涡喷发动机。
涡喷-5是一种离心式、单转子、带加力式航空发动机,属于第一代喷气发动机。
首批涡喷-5发动机在1956年6月通过鉴定,开始投入批量生产。
截至1985年涡喷-5系列发动机停产,沈阳航空发动机厂和西安航空发动机厂共生产9658台,主要用于米格-15系列和国产歼-5系列战斗机。
涡喷-5发动机的研制成功,标志着中国航空发动机工业已从制造活塞式发动机时代发展到了喷气式发动机的时代,成为了当时世界上为数不多的几个可以批量生产喷气式发动机的国家之一。
涡喷-5发动机净重989公斤,最大推力状态26千牛(2650公斤),加力状态推力37千牛(3800公斤)涡喷-5系列主要有以下改型:涡喷-5甲:沈阳黎明发动机公司于1957年仿制的ВК-1А发动机,命名为涡喷-5甲。
1963年开始转到西安航空发动机公司生产,1965年6月首批涡喷-5甲通过考核验收试车,8月投入批生产,用于轰-5、轰教-5及轰侦-5飞机。
涡喷-5乙:西安航空发动机公司于1966年试制成功,用于米格-15比斯飞机。
涡喷-5丙:西安航空发动机公司于1976年试制成功,用于米格-17飞机。
涡喷-5丁:西安航空发动机公司于1965年试制成功,用于歼教-5飞机。
涡喷-6是沈阳发动机厂在苏制PA-9B喷气发动机基础上仿制并发展而形成的一个发动机系列型号。
涡喷-6于1959年7月定型,是中国首型超音速航空发动机,属于轴流式单转子带加力燃烧室的涡轮喷气发动机。
1984年沈航首次将中国独创的沙丘驻涡火焰稳定器(北航高歌发明)成功应用于涡喷-6的改进型,彻底解决了PA-9B所固有的振荡燃烧现象。
涡喷-6系列发动机是产量最大国产航空发动机,总产量高达29316台,主要用于歼-6系列和强-5系列国产战机,目前仍有相当数量在役。
最主要的是沈阳航空发动机厂研制的涡喷6甲和成都航空发动机厂研制的涡喷6A/B性能:直径:0.6686 米、长度:2.91 米、净重:708.1公斤空气流量:43.3 公斤/秒转速:11150 转/分增压比:7.14涡轮前温度:870摄氏度耗油率:1.63公斤/公斤/小时推力:3187公斤推重比:4.59WP-6为我国首型超音速航空发动机。
【长知识】F119核心机研制技术途径及发展趋势【长知识】F119核心机研制技术途径及发展趋势技术知识2016-03-17 03:31摘要:航空发动机领域,国外从四代机研制开始,普遍采用提前开展技术验证机研究的发展思路,使型号发动机中应用的新技术能得到充分的前期技术验证。
美国典型的四代机发动机F119,在预研阶段,以充分的核心机技术验证为基础;进入型号阶段后,核心机上采用同期开展的各项技术验证计划中经验证的成熟技术;设计定型后,以核心机为验证平台,派生发展途径从系列化已逐渐跨越到多用途层面。
国外四代机发动机的核心机的技术发展战略,对我国发动机的研制具有很好的指导、借鉴作用。
1 引言核心机是发动机中环境温度、压力和工作转速最高的部件,其性能体现了整个发动机的性能,也决定了发动机研制项目的进度和成本,并在很大程度上决定发动机的耐久性水平。
从20世纪60年代起,美、英、法等国从发动机使用经验和教训中认识到,技术验证核心机具有减少型号研制风险、降低研制费用、缩短研制周期等特点,开始重视核心机技术发展途径。
依托ATEGG(先进涡轮发动机燃气发生器)、HTDU(高温验证装置)和DEXTRE(以带气冷叶片的高负荷涡轮为重点的探索性发展)等计划,在真实核心机环境下对新部件技术进行性能和耐久性验证,取得了极大成功。
其中,美国开展的ATEGG核心机验证计划,不仅为F100、F404、F110等发动机的改进改型及F119 等发动机的顺利问世奠定了基础,更促进了核心机发展途径从系列化逐渐跨越到多用途层面。
2 美国的核心机发展战略在燃气涡轮发动机领域,美国与大型发动机相关的核心机验证计划是ATEGG 计划。
该计划主要针对18 kg/s 一级或更大流量的核心机及相关部件的设计、研制和验证,开发的技术可用于将来的大型涡扇/涡喷发动机。
20世纪60年代以前,美国的战斗机发动机产品研制和技术研究退出主导地位,其水平和发展速度明显落后于苏联。
F119发动机参数F119是美国普惠公司为F-22研制的推重比10一级的加力式涡扇发动机,它采用了普惠公司多年的经验和新研究的技术,在结构和性能上代表了当前最先进的战斗机发动机的水平去年底,普惠公司为F- 22试飞交付了第一台生产型F119发动机,这标志着F119的工程研制工作即将完成。
最近,普惠公司开始进行生产型F119的耐久性试验的最后阶段。
该发动机在结构和性能上较前一代战斗机发动机F100有很大提高,而可靠性、耐久性和维修性也较前一代向前迈进了一大步。
研制概况1982年,美国空军提出"先进战术战斗机(ATF)"计划,当时,洛克希德、波音、通用动力公司联合提出的YF-22方案与诺斯罗普、麦道公司联合提出的YF-23方案参与投标竞争,发动机方面则有美国普惠与GE公司为此分别提出推重比为10一级、推力为133.6千牛的PW5000(XF119)、GE37(X120) 发动机参加竞争。
XF119零组件的生产始于1985年9月,第1台发动机FX601于1986年10月进行首次台架试车。
为了进行飞机飞行评估,两公司又分别发展了用于飞行试验的发动机YF119、YF120。
经过几年的开发研制后,1990年6月、9月YF-23、YF-22相继首飞并进行对比试飞验证评估,1991年4月23日美国空军宣布选中装普惠公司YF119的YF-22作为ATF的机型。
1991年8月F-22进入"工程制造和发展(EMD)"阶段。
从此,飞机被命名为F-22,发动机被命名为F119。
在ATF研制过程中,飞机重量与阻力均增加较多,为此,要求发动机的推力相应提高近17%,即最大推力(加力推力)要求为156 千牛,中间推力(不加力时最大状态下的推力)为105 千牛,F119采取了将XF119的风扇直径稍作增加以提高15%的风扇空气流量,来满足推力增大的要求,为此,发动机的涵道比由0.25增至0.3。
牌号F119用途军用涡扇发动机类型涡轮风扇发动机国家美国厂商普拉特•惠特尼公司生产现状研制中装机对象F-22。
研制情况F119是普•惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机,其设计目标是:不加力超音速巡航能力、非常规机动和短距起落能力、隐身能力(即低的红外和雷达信号特征)、寿命期费用降低至少25%、零件数量减少40~60%、推重比提高20%、耐久性提高两倍、零件寿命延长50%。
在8 0年代初确定的循环参数范围是:涵道比0.2~0.3;总增压比23~27;涡轮进口温度1649~1760℃;节流比1.10~1.15。
1983年9月,美国空军同时授予普•惠公司和通用电气公司金额各为2亿美元,为期50个月的验证机合同。
普•惠公司的PW5000是一种强调应用成熟技术的常规设计;而通用电气公司的GE37则是一种新颖的变循环发动机,其涵道比可在0~0.25之间变化。
后来,这两种验证机分别编号为YF119和YF120,并于1986年10月和1987年5月开始地面试验。
经过广泛的地面试验和安装在YF-22和YF-23上的初步飞行试验后,1991年4月,F-22/F119组合被选中。
据美军方有关人士谈到选择F119的原因时说,F120技术复杂,尚未经实际验证,因而研制风险较大,而且变循环设计也增加了结构和控制系统的复杂性和重量,因而维修比较困难,寿命期费用较高。
在选择时,风险和费用是主要考虑,技术先进性没有起到关键作用。
在此之前,F119已积累3000多地面试验小时,其中1500h带二元矢量喷管试验。
在F119上采用的新技术主要有:三维粘性叶轮机设计方法、整体叶盘结构、高紊流度强旋流主燃烧室头部、浮壁燃烧室结构、高低压涡轮转向相反、整体式加力燃烧室设计、二元矢量喷管和第三代双余度FADEC。
此外,还采用了耐温1070~1100℃的第三代单晶涡轮叶片材料、双性能热处理涡轮盘、阻燃钛合金Alloy C、高温树脂基材料外涵机匣以及用陶瓷基复合材料或碳-碳材料的一些静止结构。
于晓伟邢晨光王萍张宝珍以F-22为代表的国外新一代斗争机的修理体制、修理保证模式正在发生全然性变化,专门是将三级修理体制改为二级修理体制,将传统的修理保证模式转变为基于性能的保证模式,可谓飞机修理史上的革命。
同军用飞机一样,军用发动机的修理体制、修理模式也在发生庞大变化,目的是进一步减少修理中间环节,降低全寿命周期费用,提高装备战备完好性。
一、国外四代机发动机修理保证模式的演变1. 从三级修理体制向两级修理体制的演变随着航空装备全寿命治理观念的确立,航空修理系统观念的形成,以及对航空装备作战需求的提高,军方要求简化航空修理体制,减少装备修理的中间环节,提高装备的战场生存能力和部署/转场机动性,并降低装备的全寿命周期费用。
航空科学技术的进步,装备治理水平和使用水平的提高又为这一简化提供了可能。
美国在20世纪90年代就领先提出并实施了两级修理体制,取消了中继级,并在F-22斗争机的修理保证中正式采纳了两级修理体制。
军用发动机的修理体制也正在由三级修理体制向二级修理体制转换。
国外在制定新研发动机修理方案时,尽可能减少修理级别,使其从三级修理体制改变成二级修理体制(保留基层级和基地级,取消中继级)。
比如,关于F119发动机的修理,基层级修理由美空军修理人员负责,中继级和基地级修理由普·惠公司治理。
空军俄克拉何马城后勤中心(OC-ALC)要紧负责F119的装拆、产品修理、后送车间保证。
而普·惠公司要紧承担:项目治理、机群治理;供应链、器材治理;坚持工程;修理、大修治理;专门修理工艺;零部件修理、储备清单和器材储存等。
尽管F119发动机目前仍旧沿用三级修理体制,但中继级的修理工作相比传统中继级的工作量减少了75%左右。
2. 从军方单独直截了当修理到军民合作修理模式的演变在发动机修理方面,制造商与军方的合作关系越来越紧密。
比如,普·惠公司与美国空军在廷克(Tinker)空军基地建立了军民合作关系。
漫道雄关真如铁,中国喷气发动机的发展 猎讯军情网2008-7-14缘起涡喷发动机的原理很简单,就是作用力和反作用力的牛顿第三定律的原理,可真正从原理到上天,人们用了几个世纪的时间。
1913年法国工程师勒内·罗兰提出的一种喷气推进发动机取得专利,但这是一种冲压式空气喷气发动机,那时既不可能制造又无处使用。
1930年,英国工程师弗兰克·惠特尔获得了第一个用燃气涡轮产生喷气推进的专利,但一直到11年后他的发动机才完成了第一次飞行。
1934年德国人汉斯·万·奥海因率先试制成功世界上第一台喷气发动机。
1937年4月12日弗兰克·惠特尔试制成功英国第一台喷气发动机。
但试运转并不理想,几经挫折,于1941年装上了格洛斯特战斗机。
英国在40年代最主要的军用涡喷发动机有德温特河,尼恩等。
特别是尼恩,它可以说是大多数现代发动机的鼻祖。
苏联在40年代末的时候引进了尼恩,其仿制品就是ВК-1,而ВК-1Ф在ВК-1的基础上增加了加力燃烧室。
这样,飞机的瞬时推力可以增加很多。
中国的发动机就是从ВК-1Ф起步的。
随着朝鲜战争的结束,中国人民空军的战斗机也在进行着新一轮的更新换代。
飞机和发动机的制造也提到了国家的议事日程上来。
之后,我国开始仿制苏联的发动机,涡喷5,涡喷6,涡喷7等一系列发动机的仿制增强了中国航空工业的实力。
可仿制也有尽头,随后的事件证明,没有真正的自主研制,中国的发动机还是要受制于人的。
人是要有点精神的,中国挺过了3年困难时期,原子弹和氢弹的爆炸震惊了世界,也鼓舞着中国人民的士气,一个大胆的想法在航空动力人的心中产生,研制自己的发动机,最新式的涡扇发动机。
当时该发动机的代号是910,也就是我们后来俗称的涡扇6,当时的想法是把该发动机的加力型作为新研制的歼击机歼9的动力,而把该发动机的无加力型910甲作为轰6和运9以及大型客机的动力。
可国家正在动乱之中,这个新生儿又怎能幸免于难呢,发动机的研制的进程走走停停,试车过程中喘振不断。
本明资料整理小文:核心机之路---浅谈第四代大推力军用涡轮风扇发动机发展警告:此文甚为枯燥冗长……自上世纪40年代涡轮喷气发动机诞生以来,大大促进了飞机飞行速度、高度航程的增加,获得了巨大的军事和经济效益。
世界上的航空发达国家执行了一系列航空发动机技术基础研究计划,推出一代又一代先进军民用发动机,跨上了一个又一个技术新台阶。
在短短不到60年的时间内,表征涡轮发动机综合性能水平指标的推重比已由当初的2提高到10一级,军、民用航空发动机性能水平得到了持续不断的提高。
航空发动机行业已成为世界航空强国的军事工业和国民经济的支柱产业。
航空发动机不仅仅是性能与结构的堆砌,更反应出一个国家航空动力产业的科研基础和工业实力,期中涉及到研制思想的转变,工艺材料的进步,设计方法和设计平台的改进以及航空发动机型谱体系构建方法等等并没有在航空发动机单个型号上直接体现出来的潜在因素才是决定一个国家航空发动机产业扬帆驶向何方的灯塔。
笔者在业余关注航空发动机,尤其是大推力军用涡轮风扇发动机的过程中,收集到了大量的专业书籍和科研论文,慢慢了解到了航空发动机研制背后的故事。
本文就是对大量涉及到第四代大推力军用涡轮风扇发动机发展专业资料的重新整理,归纳和总结,并加入了笔者一点点浅薄的观点,为了不使个人的观点影响到论述大推力军用涡轮风扇发动机发展的客观性,笔者尽量只是对科研资料进行重新归纳和整理,保持了科研资料在客观事实和观点上的完整性。
特此代表业余关注,热爱祖国航空动力事业的朋友们,向这些科研资料的作者,整理者,收集者表示衷心的敬意和感谢。
在现代战斗机设计中,首先要确定的就是发动机的推力级别、推力曲线特性和推重比,因为发动机的性能决定了战斗机的设计概念和性能用途。
航空发动机的研制装备和性能指标关系到国家安全和领土完整。
没有合适的发动机型号通常都会对战斗机设计和装备产生致命性的影响,从而导致整个空军的战术体系不完整和效能低下,而一款性能先进可靠性优秀的航空发动机也可以让战斗机性能“化腐朽为神奇”。
/bbs/viewthread.php?tid=40195一目了然:国产和国外航空发动机性能对比表!(精彩组图)中国国产涡扇发动机与国外涡扇发动机对比表黑马乐园% @; J4 c3 }4 u0 N- a+ G 黑马乐园/ G/ l# P5 f- J [) x3 [发动机AL-31F AL-31FN M53-P2 M88-2 EJ200 F404-GE-400 F100-PW-229 F101-GE-102 F110-GE-129 F119-PW-100 WS10 WS10改WS13天山黑马乐园8 B( d; C/ {7 x( e, O. S- N(仿RD33) WS9秦岭黑马乐园' G# ~: d6 A& _6 h2 A! ^, @(仿斯贝MK202) WS9改进型(秦岭MK220)黑马乐园& R& U, W' ?; N9 |1 s国家俄罗斯俄罗斯法国法国英国美国美国美国美国美国中国中国中国中国中国装机对象苏27系列歼10 幻影系列阵风系列EF2000 F/A-18E/F F15/16早期B-1B F15/16后期F22/35系列歼-10/11 歼-14* 枭龙飞豹飞豹改进型加力推力(daN) 12850 12255 9500 7500 9000 7120 12890 13681 12899 15568 13240 15500 8637 9118.9 9800黑马乐园" k* a$ a8 a9 O+ O3 S7 S1 U2 b中间推力(daN) 7620 7620 6330 4871 6000 4800 7918 7561 7562 9790 7900 5675 5445.9 6370黑马乐园0 U+ l0 ]/ Q7 d: J巡航推力(daN) 5120 4598.16加力耗油率(kg/daN•h) 1.98 1.98 2.12 1.8 1.765 1.65 2 2.24 2.05 2.4 2.02 2.02 2中间耗油率(kg/daN•h) 0.795 0.907 0.898 0.827 0.76 0.66 0.56 0.7 0.622 0.73 0.67 0.65巡航耗油率(kg/daN•h) 0.683 0.695 0.65 黑马乐园4 [6 e, f$ Q8 q6 Z7 l推重比7.14 6.56 9 9.2 7.24 7.9 7.69 7.28 11.7 7.5 9.5 7.8 5.05 6.55空气流量(kg/s) 112 112 94 65 75 64.4 112.4 159 118 126 80 92.5 96.9总增压比23.8 23 9.8 24.5 26 25 32 26.5 32 26 32 23 20 21.5黑马乐园: { F! d q- d/ w- z涡轮前温度(K或℃) 1665K 1665K 1260℃1577℃1850K 1316℃1399℃1371℃1728K 1853K 1747K 1800K 1650K 1167℃1550K黑马乐园1 R7 ]4 F3 a r# E涵道比0.6 0.6 0.36 0.5 0.4 0.34 0.4 2.01 0.76 0.3 0.78 0.57 0.62 0.62黑马乐园, Z+ a1 V( P8 ]$ \. n发动机寿命(h) 1500 4000* 2200大修间隔(h) 500* 1000* 810 黑马乐园$ D1 {$ l5 X# s' Q2 |长×宽(m) 4.99×1.28 4.85×1.14 5.07×1.055 3.538×1.0033.556×0.8634.033×0.884 4.856×1.181 4.6×1.3974.626×1.181 4.826×1.143 4.14×1.025.205×1.0935.211×1.095黑马乐园% X# x s0 [+ m# A7 A重量(kg) 1800 1478 850 900 983 1656 1814 1809 1360 1795 1665* 1135 1842 1527黑马乐园. L0 n4 ^: E. T) X, a+ L" `" n# Q注:带*号为推测。
关于四代晨枫原载西西河2010 年底是中国军迷的好日子啊。
不仅四代现身成飞的跑道上,国安似乎也眼开眼闭了。
其实这样的大好事何必遮着掩着?外观上能看出来的密根本就不是密。
最初的模糊照片饱受PS 嫌疑但迷雾逐渐拨开了这是成飞献给中国人民的成人礼关于四代,国内外的传说也有好多年了。
开始的时候,人们都是将信将疑。
这也难怪,歼-10折腾了18 年才终成正果,四代在西方也是顶级技术,中国航空技术已经那么先进了吗?人们的怀疑是可以理解的,中国航空的飞速进步也是可以理解的。
工程技术和科学发明不一样,不是靠灵机一动,而是靠扎实、持续的不断进步。
绵阳的风洞群和中国自己研制的超级计算机提供了客观条件,歼-10 训练了一支精干的队伍,枭龙和一系列项目不仅练手,而且可以渐进地尝试新技术、新材料、新概念。
美国航空在40-50 年代的爆炸性发展也是这样的,在战时建立了完整的科研、试验和生产体系,战后迅速研制了一系列飞机(包括研究性飞机),交替前进,大步快跑。
中国航空已经进入质变,进入跨越式增长期,我在10 年前就壮着胆子说过这话,当时没人相信。
现在看来,没有蒙错。
回到四代。
快两年前,四代已经风传得沸沸扬扬,但四代的基本气动布局都还争不清楚。
确实,F-22采用常规布局,YF-23也是V 形尾翼的先进常规,F-35依然是常规。
俄罗斯的T-50还尤抱琵琶半遮面,后来也知道依然是常规布局。
另一方面,沈飞对三翼面情有独钟,成飞在歼-10 上对鸭式取得了很多经验,珠海航展上又冒出来一个前掠翼的“暗箭”,四代到底会是什么样子的呢?现在知道了,是鸭式。
这既在意料之外,又在情理之中。
我在DIY 设计中国第四代战斗机里对几种气动布局作了比较,按照隐身、超巡、超机动、设计和工艺难度分别打分,然后加权综合,最后得出结论,四代最可能的气动布局依次为:鸭式〉常规〉先进常规〉三翼面〉前掠翼。
在对隐身、超巡、超机动、设计和工艺难度加权调整后,可以作灵敏度分析,避免加权选取不当造成结果的偏差,,最后结论,不管空优为主,防空为主,空地兼优,技术有限,财力有限,或者数量优先,鸭式都是最优选择,常规紧随第二,三翼面只有在技术限制成为瓶颈的时候才跃居第三,否则是先进常规第三,前掠翼总是敬陪末座。
英国的喷气发动机发展史英国的喷气发动机发展史,最初也是公司甚至是个人的行为。
英国政府最初对这种新锐技术所表现出来的态度,着实不敢令人恭维。
唯一值得佩服的是,一旦认识到了航空喷气动力产业的重要意义,英国政府就再也没有掉以轻心。
从淡漠到执着在喷气推进领域,英国和美国、法国以及苏联一样,都或多或少从战败国德国那里获得过相关技术,但在后续发展上,几个国家的道路却有较大差异。
英国喷气发动机的发展,某种程度上就是罗罗公司喷气推进技术的发展史,但其中却处处渗透着英国政府的努力和关注,绝不是纯粹的“公司力量”。
英国“台风”战斗机使用的EJ200喷气发动机性能不俗,但一般人也许想不到,惠特尔当年研究航空喷气发动机时,却四处寻求资助无门,最困难时就连5英镑的专利延期费用都交不起,原因很简单,当时英国空军认为喷气推进是一项很多人已经研究了很久的技术,惠特尔几乎不可能在可以预见的未来取得成功。
英国的喷气推进技术研究最初也是始于个别富于创意的工程技术人员——政府和工业企业几乎没有给予太多的资金和关注。
涡轮机早在19世纪起就开始在工业领域应用,但现实存在的工程技术困难限制了它在飞机上的应用,直到上世纪30年代中期,人们才开始认真考虑开发航空喷气发动机的问题。
实用型工业蒸汽轮机早在19世纪末便已出现,很快便应用在海军和远洋商船上。
20世纪初,工程师们开始试验燃气涡轮,但这些早期试验型涡轮机耗油率奇高无比,大概是同等的活塞发动机的4倍。
把燃气轮机应用到飞机上面临着难以解决的技术问题,其中最为关键的是必须设法找到轻质耐热材料以及实现合适的压缩效率,此外还需要开发足够实用、坚固且燃油经济性较高的燃烧系统,用它来驱动涡轮和压缩机。
1926年,供职于英国范保罗的皇家飞机制造厂的科学家阿兰·格里菲斯在轴流式压缩机和涡轮组合的基础上提出了一种概念型燃气轮机,这一概念中涡轮带动的是螺旋桨叶,而不是直接依靠喷气流产生推力。
格里菲斯后来又做了一些基础研究以确定这一概念是否可行,但研究进展非常缓慢。
F119涡轮风扇发动机牌号F119用途军用涡扇发动机类型涡轮风扇发动机国家美国厂商普拉特•惠特尼公司生产现状研制中装机对象F-22。
研制情况F119是普•惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机,其设计目标是:不加力超音速巡航能力、非常规机动和短距起落能力、隐身能力(即低的红外和雷达信号特征)、寿命期费用降低至少25%、零件数量减少40~60%、推重比提高20%、耐久性提高两倍、零件寿命延长50%。
在80年代初确定的循环参数范围是:涵道比0.2~0.3;总增压比23~27;涡轮进口温度1649~1760℃;节流比1.10~1.15。
1983年9月,美国空军同时授予普•惠公司和通用电气公司金额各为2亿美元,为期50个月的验证机合同。
普•惠公司的PW5000是一种强调应用成熟技术的常规设计;而通用电气公司的GE37则是一种新颖的变循环发动机,其涵道比可在0~0.25之间变化。
后来,这两种验证机分别编号为YF119和YF120,并于1986年10月和1987年5月开始地面试验。
经过广泛的地面试验和安装在YF-22和YF-23上的初步飞行试验后,1991年4月,F-22/F119组合被选中。
据美军方有关人士谈到选择F119的原因时说,F120技术复杂,尚未经实际验证,因而研制风险较大,而且变循环设计也增加了结构和控制系统的复杂性和重量,因而维修比较困难,寿命期费用较高。
在选择时,风险和费用是主要考虑,技术先进性没有起到关键作用。
在此之前,F119已积累3000多地面试验小时,其中1500h带二元矢量喷管试验。
在F119上采用的新技术主要有:三维粘性叶轮机设计方法、整体叶盘结构、高紊流度强旋流主燃烧室头部、浮壁燃烧室结构、高低压涡轮转向相反、整体式加力燃烧室设计、二元矢量喷管和第三代双余度FADEC。
此外,还采用了耐温1070~1100℃的第三代单晶涡轮叶片材料、双性能热处理涡轮盘、阻燃钛合金Alloy C、高温树脂基材料外涵机匣以及用陶瓷基复合材料或碳-碳材料的一些静止结构。
第四代军用航空发动机(F119和EJ2000)资料来源:西北工业大学F119 :结构形式:双转子加力式涡轮风扇发动机推力范围:加力 15568daN中间 9786daN用途: F22结构与系统:风扇:3级轴流式,无进口导流叶片,宽弦设计高压压气机:6级轴流式,整体叶盘结构燃烧室:环型,浮壁结构高压涡轮:单级轴流式,采用第三代单晶涡轮叶片材料,隔热涂层和先进冷却结构低压涡轮:单级轴流式,与高压涡轮对转加力燃烧室:整体式,内外涵各设单圈喷油环矢量喷管:二元矢量收敛-扩张喷管,俯仰方向可作-20度到 +20度的偏转控制系统:第三代双余度FADEC装备F119的F22;.;.研制概况:F119 是普惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机.其设计目标是:不加力超音速巡航,非常规机动和短距起落能力,隐身性能,寿命费用降低至 25% ,零件数减少 40%~60% ,推重比提高 20%, 耐久性提高两倍,零件寿命延长 50% .F119 上采用的先进技术有:三维粘性叶轮机设计方法,整体叶盘结构,高紊流度强旋流主燃烧室头部,浮壁式燃烧室结构,高低压涡轮旋向相反,整体加力式燃烧室设计,二元矢量喷管和第三代双余度 FADEC 等 .试车台上的F119;.收敛-扩张型尾喷管;.;.EJ2000 :结构形式:双转子加力式涡轮风扇发动机推力范围:中间6000daN加力9000daN用途:欧洲战斗机EF2000结构与系统:风扇:3级轴流式,采用三维跨音速宽弦叶片,无进口导流叶片.压比约为4.0高压压气机:5级轴流式燃烧室:环型,蒸发式喷油嘴涡轮:单级轴流式低压涡轮+单级轴流式高压涡轮加力燃烧室:燃烧和混合型,采用多根径向火焰稳定器尾喷管:全程可调收敛-扩张式控制系统:FADEC,具有故障诊断和状态监视能力装配EJ2000发动机的EF2000战斗机;.研制概况:EJ2000是欧洲四国联合研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机,用于欧洲四国联合研制的九十年代战斗机 EF2000.参加工作的有英国的罗 ? 罗公司,德国发动机涡轮联合公司,意大利菲亚特公司和西班牙涡轮发动机工业公司.1991年10月EJ2000原型机首次运转.在发动机的设计要求中,除了达到高推重比(10)和地耗油率外,特别强调高的可靠性,耐久性和维修性;.及低的寿命期费用.EJ2000发动机EJ2000全景图;.;.。
航空发动机发展史摘要:航空发动机的历史大致可分为两个时期。
第一个时期从首次动力开始到第二次世界大战结束。
在这个时期,活塞式发动机统治了40年左右。
第二个时期从第二次世界大战至今。
60多年来,航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机,开创了喷气时代。
关键词:活塞式喷气式航空发动机诞生一百多年来,主要经过了两个阶段。
前40年(1903~1945),为活塞式发动机的统治时期。
后60年(1939~至今),为喷气式发动机时代。
在此期间,航空上广泛应用的是燃气涡轮发动机,先后发展了直接产生推力的涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机。
亦派生发展了输出轴功率的涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
一、活塞式发动机统治时期很早以前,我们的祖先就幻想像鸟一样在天空中自由飞翔,也曾作过各种尝试,但是多半因为动力源问题未获得解决而归于失败。
最初曾有人把专门设计的蒸汽机装到飞机上去试,但因为发动机太重,都没有成功。
到19世纪末,在内燃机开始用于汽车的同时,人们即联想到把内燃机用到飞机上去作为飞机飞行的动力源,并着手这方面的试验。
1903年,莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后,成功地用到他们的\飞行者一号\飞机上进行飞行试验。
这台发动机只发出8.95 kW的功率,重量却有81 kg,功重比为0.11kW/daN。
发动机通过两根自行车上那样的链条,带动两个直径为2.6m的木制螺旋桨。
首次飞行的留空时间只有12s,飞行距离为36.6m。
但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重于空气飞行器的成功飞行。
在两次世界大战的推动下,活塞式发动机不断改进完善,得到迅速发展,第二次世界大战结束前后达到其技术的顶峰。
发动机功率从近10kW提高到2500kW左右,功率重量比(发动机功率与发动机质量的重力之比,简称功重比,计量单位是kW/daN)从0.11kW/daN提高到1.5kW/daN,飞行高度达15000m,飞行速度从16km/h提高到近800km/h,接近了螺旋桨飞机的速度极限。
第四代军用航空发动机(F119和EJ2000)
资料来源:西北工业大学
F119 :
结构形式:双转子加力式涡轮风扇发动机
推力范围:加力 15568daN中间 9786daN
用途: F22
结构与系统:
风扇:3级轴流式,无进口导流叶片,宽弦设计
高压压气机:6级轴流式,整体叶盘结构
燃烧室:环型,浮壁结构
高压涡轮:单级轴流式,采用第三代单晶涡轮叶片材料,隔热涂层和先进冷却结构低压涡轮:单级轴流式,与高压涡轮对转
加力燃烧室:整体式,内外涵各设单圈喷油环
矢量喷管:二元矢量收敛-扩张喷管,俯仰方向可作-20度到 +20度的偏转
控制系统:第三代双余度FADEC
装备F119的F22
研制概况:
F119 是普惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机.其设计目标是:不加力超音速巡航,非常规机动和短距起落能力,隐身性能,寿命费用降低至 25% ,零件数减少 40%~60% ,推重比提高 20%, 耐久性提高两倍,零件寿命延长 50% .F119 上采用的先进技术有:三维粘性叶轮机设计方法,整体叶盘结构,高紊流度强旋流主燃烧室头部,浮壁式燃烧室结构,高低压涡轮旋向相反,整体加力式燃烧室设计,二元矢量喷管和第三代双余度 FADEC 等 .
试车台上的F119
收敛-扩张型尾喷管
EJ2000 :
结构形式:双转子加力式涡轮风扇发动机
推力范围:中间6000daN加力9000daN
用途:欧洲战斗机EF2000
结构与系统:
风扇:3级轴流式,采用三维跨音速宽弦叶片,无进口导流叶片.压比约为4.0
高压压气机:5级轴流式
燃烧室:环型,蒸发式喷油嘴
涡轮:单级轴流式低压涡轮+单级轴流式高压涡轮
加力燃烧室:燃烧和混合型,采用多根径向火焰稳定器
尾喷管:全程可调收敛-扩张式
控制系统:FADEC,具有故障诊断和状态监视能力
装配EJ2000发动机的EF2000战斗机
研制概况:
EJ2000是欧洲四国联合研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机,用于欧洲四国联合研制的九十年代战斗机 EF2000.参加工作的有英国的罗 ? 罗公司,德国发动机涡轮联合公司,意大利菲亚特公司和西班牙涡轮发动机工业公司.1991年10月EJ2000原型机首次运转.
在发动机的设计要求中,除了达到高推重比(10)和地耗油率外,特别强调高的可靠性,耐久性和维修性
及低的寿命期费用.
EJ2000发动机
EJ2000全景图。