9涡桨发动机

国外涡桨发动机控制技术的发展陈怀荣;王曦【摘要】Development situation of turboprop engine in western countries was overviewed, and several key technologies related with the control system of turboprop engine were analyzed, including working parameters, features, performance, propeller model, design method of control system, fault diagnosis technology of different types of turboprop engines and so on. The adaptive fuel control logic and implementation method of the hydro-mechanical control system of Garret early YT76 single spool turboprop engine were mainly analyzed. In addition, the development process of Pratt&Whitney Canada three-spool turboprop engine from the first generation of supervisory digital electronic control with mechanical back up system of PW120 engine to the dual channel full authority digital eletronic control system of PW150 engine was selective analyzed. These efforts are intended to provide a clear idea for the technological development of domestic turboprop engine control system.%概述了国外涡桨发动机的发展状况，分析了涡桨发动机控制系统相关的若干关键技术，包括不同类别涡桨发动机的工作参数、特点、性能、螺旋桨模型、控制系统设计方法、故障诊断技术等。

中国涡扇系列-涡扇 -9 （ WS-9 ）资料来源：西北工业大学涡扇 -9 （ WS-9 ）：用途军用涡扇发动机类型涡轮风扇发动机国家中国厂商西安航空发动机公司生产现状用英国毛料试制成功，现进行部分国产化生产装机对象歼击轰炸机概述：涡扇 9 发动机是我国 70 年代中期根据从英国罗尔斯·罗伊斯公司购买的“斯贝”MK202 型涡扇发动机的生产许可证生产的一种中等推力发动机，也是我国第一种从西方国家以许可证方式引进的发动机，提高了我国航空发动机的研制水平。

“秦岭”发动机( 涡扇 -9)是英国斯贝 MK202 发动机的国产型。

MK202 曾是英国皇家空军 F-4 “鬼怪”式战斗机的标准发动机“斯贝”MK202 型是英国在 60 年代中期研制的一种性能较为先进的涡扇发动机，长 5025 毫米，直径 1093 毫米，重 1850 千克，最大推力 54.5 千牛，加力推力 91.1 千牛，推重比 5.05 ，最大军用耗油率 0.684 千克 / 牛·小时，最大加力耗油率 2.0 千克/牛·小时，涵道比 0.62 ，与当时国内的涡喷发动机相比，具有推力大、耗油低、可维护性好、使用寿命长的特点。

历史：70 年代，我国航空发动机工业受到“文化大革命”的影响，这个时期所生产的航空发动机的质量明显下降，性能上与当时的国际先进水平相比存在着很大差距。

对这种不利的状况，周恩来总理在 11 月份召开的航空产品质量座谈会上语重心长地指出，“飞机的关键在发动机，发动机是心脏，心脏不好，问题不解决，何以打仗”。

周总理的话一针见血。

会后，全国包括航空发动机厂在内的航空制造单位开始了全面的质量整顿，以保证现阶段研制生产的航空产品的质量要求，并考虑从国外引进先进技术的问题。

从当时的国际环境看，要从国外航空发达国家引进先进发动机是有很大困难的，直接引进较先进的军用航空发动机的可能性较小。

1972 年，我国开始与英国接触，讨论引进其“斯贝”MK511 型民用涡扇发动机的可能，并考虑引进后再在其基础上发展出自己的军用型涡扇发动机。

涡扇9的特征
涡扇9型涡轮风扇发动机是中国自主研制的一种先进的涡扇发动机，具有多种显著特征。

首先，涡扇9型涡轮风扇发动机采用了先进的材料和制造技术。

它采用了高强度合金材料，具有较高的耐高温性能和耐腐蚀性能，保证了发动机在各种极端环境下的稳定运行。

此外，涡扇9还采用了先进的数字化加工设备和精密的制造工艺，确保了发动机的高精度和高质量。

其次，涡扇9型涡轮风扇发动机具有较高的推力和效率。

它采用了先进的涡轮设计和空气动力学技术，使得发动机在较低的耗油率下产生较高的推力。

这种高效的设计使得涡扇9在执行多种任务时具有出色的性能，如空中优势作战、对地攻击等。

此外，涡扇9型涡轮风扇发动机还具有较高的可靠性和维护性。

它采用了模块化设计，使得维护和修理变得更加方便快捷。

同时，涡扇9还具有较高的可靠性，能够在各种恶劣条件下稳定运行，提高了飞机的出勤率和作战效能。

最后，涡扇9型涡轮风扇发动机还具有广泛的应用前景。

它不仅可以用于多种固定翼飞机和直升机，还可以用于一些无人机和导弹系统。

这种广泛的应用前景使得涡扇9在未来航空领域具有较大的发展潜力。

总之，涡扇9型涡轮风扇发动机是中国自主研制的一种先进的涡扇发动机，具有材料先进、推力大、效率高、可靠性和维护性好等显著特征，具有广泛的应用前景。

涡扇9的特征涡扇9（GE9X）是由通用电气（General Electric）公司开发的一款大型涡扇发动机，用于推动大型客机如波音777X系列飞机。

作为世界上最大、推力最大的商用航空发动机之一，涡扇9具有一系列卓越的特征和创新技术，为飞机提供了卓越的性能和效率。

首先，涡扇9具有出色的推力和动力性能。

它的推力可达100,000磅，比其前任发动机波音GE90-115B提高了10%。

这使得涡扇9能够满足更大、更重的飞机的需求，并提供更高的速度和载重能力。

同时，涡扇9采用了先进的设计和材料，使其具有较低的燃油消耗和噪声水平，提供更高的经济性和舒适性。

其次，涡扇9采用了先进的技术和创新的设计，使其具有更高的效率和可靠性。

例如，涡扇9采用了新型的高压比压缩机，以提高压缩机的效能和功率输出。

它还采用了先进的低排放燃烧系统，以减少对环境的影响。

此外，涡扇9还具有自动监测和故障诊断功能，可以实时监测发动机的性能和状态，提高维修和保养效率，并确保飞机的安全性。

涡扇9还具有出色的耐用性和适应性。

它采用了先进的材料和制造工艺，使其能够经受长时间和高强度的使用。

此外，涡扇9还具有可调桨叶设计，可以根据飞机的需求和飞行阶段进行优化调整，提供最佳的性能和效率。

除了以上特点外，涡扇9还具有许多其他创新和技术特性。

例如，它采用了全数字化的控制系统，具有更高的精度和响应速度，提高发动机的操控和性能。

涡扇9还采用了先进的涡轮增压器和冷却系统，以提高发动机的功率输出和效率。

此外，涡扇9还具有更好的热防护和风雪保护能力，可以在极端的气候条件下运行。

总的来说，涡扇9是一款具有卓越性能和效率的大型涡扇发动机。

它的推力大、动力强，具有出色的耐用性和适应性。

通过先进的设计和创新技术，涡扇9实现了较低的燃油消耗、噪声和排放，提高了经济性和环保性。

涡扇9的出现为大型客机提供了更高的性能和效率，同时也促进了航空工业的发展和进步。

涡喷、涡扇、涡桨、涡轴傻傻分不清？今天我们就来讲讲清楚提及航空发动机，其种类之多让我们眼花缭乱，⽽涡喷、涡扇、涡桨、涡轴这四⼤类航空发动机出现频率是最⾼的，但是有多少⼈清楚的知道他们之间的区别、优劣以及性能呢？你真的能分清它们吗？今天，就让我来为⼤家简单介绍⼀下。

涡轮喷⽓发动机涡喷发动机通常⽤于⾼速飞机，其完全依赖燃⽓流产⽣推⼒，它主要有两种类型，分别是离⼼式（离⼼式由英国⼈弗兰克·惠特尔爵⼠于1930年发明，但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第⼀次上天，也没有参加第⼆次世界⼤战）和轴流式（诞⽣在德国，世界上第⼀款喷⽓式发动机——Me-262就是采⽤轴流式涡喷发动机作为动⼒）。

涡喷发动机⼤体由进⽓道、压⽓机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，飞机飞⾏时空⽓先进⼊进⽓道，通过管道调整使⽓流达到合适的速度，之后压⽓机对⽓流加压加热（在亚⾳速时，压⽓机是⽓流增压的主要部件），流⼊燃烧室后形成⾼温⾼压燃⽓，在涡轮内经过燃烧后的⽓流能量⼤⼤增加，由于涡轮内的膨胀⽐远⼤于压⽓机中的压缩包，因此涡轮出⼝处的⽓流压⼒和温度要⽐进⽓⼝处⾼很多，这部分⾼温⾼压⽓流在尾喷管内继续膨胀，随后⾼速沿发动机轴向从喷⼝向后排出，就是这部分⽓流使涡喷发动机产⽣了推⼒。

理论上来说，⽓流从燃烧室中出来后，温度越⾼能量就越⼤，发动机所获得的推⼒也就越⼤，但是由于涡轮材料的限制，推⼒最多只能达到1650KN左右，⽽要想在短时间内增加推⼒，现代的普遍做法是在涡轮后再加上⼀个加⼒燃烧室，在其中喷⼊燃油让未充分燃烧的燃⽓与喷⼊的燃油混合再次燃烧，由于加⼒燃烧室内⽆旋转部件，温度可达2000℃，能使发动机的推⼒增加⾄原来的1.5倍左右。

但是其缺点就是会使油耗急剧加⼤，同时过⾼的温度也会影响发动机的寿命。

▲前苏联的传奇战⽃机⽶格-25⾼空超⾳速战机即采⽤留⾥卡设计局的涡喷发动机作为动⼒，曾经创下3.3马赫的战⽃机速度纪录与37250⽶的升限纪录。

涡轮风扇发动机科技名词定义中文名称涡轮风扇发动机英文名称turbofan engine其他名称内外涵发动机定义由在压气机前安装的一级或多级风扇形成的外涵气流与内涵喷管排出的或内外涵气流掺混后排出的燃气共同产生推力的燃气涡轮发动机。

应用学科航空科技一级学科推进技术与航空动力装置二级学科本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片涡轮风扇发动机涡扇发动机全称为涡轮风扇发动机Turbofan是飞机发动机的一种由涡轮喷气发动机Turbojet发展而成。

与涡轮喷气比较主要特点是首级压缩机的面积大很多同时被用作为空气螺旋桨?冉 糠治 氲目掌 ü 缟湟 娴耐馕 蚝笸啤７⒍ 诵牟糠挚掌 牟糠殖莆 诤 澜鲇蟹缟瓤掌 暮诵幕 獠嗖糠殖莆 夂 馈Ｎ猩纫 孀钍屎戏尚兴俣?00至1000公里时使用因此现在多数的飞机引擎都采用涡扇作为动力来源。

目录概述原理旁通比涵道比结点诞生研发首例效能分类涡喷发动机涡轮风扇发动机研制单转子和多转子风扇压气机燃烧室与涡轮喷管与加力概述原理旁通比涵道比结点诞生研发首例效能分类涡喷发动机涡轮风扇发动机研制单转子和多转子风扇压气机燃烧室与涡轮喷管与加力展开编辑本段概述涡桨发动机的推力有限同时影响飞机提高飞行速度。

因此必需提高喷气发动机的效率。

发动机的效率包括热效率和推进效率两个部分。

提高燃气在涡轮前的温度和压气机的增压比就可以提高热效率。

因为高温、高密度的气体包含的能量要大。

但是在飞行速度不变的条件下提高涡轮前温度自然会使排气速度加大。

而流速快的气体在排出时动能损失大。

因此片面的加大热功率即加大涡轮前温度会导致推进效率的下降。

要全面提高发动机效率必需解决热效率和推进效率这一对矛盾。

涡桨发动机17张涡轮风扇发动机的妙处就在于既提高涡轮前温度又不增加排气速度。

涡扇发动机的结构实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮这些涡轮带动一定数量的风扇。

风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样送进压气机术语称“内涵道”另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出“外涵道”。

全面介绍涡扇9“秦岭”涡扇发动机的最新性能以及MK205,Mk807，Mk821和TF-41发动机中国航空发动机‐WS9牌 号 涡扇9用 途 军用涡扇发动机类 型 涡轮风扇发动机国 家 中国厂 商 西安航空发动机公司生产现状 现进行全国产化的批生产装机对象 歼击轰炸机研制情况涡扇9双转子加力式涡轮风扇发动机是西安航空发动机公司根据1975年12月13日中国技术进口总公司与英国罗尔斯∙罗伊斯公司签订的斯贝MK202发动机专利许可权和生产合同制造的。

中国代号为WS9。

英国MK202发动机装用于英国“鬼怪”(Phantom 2)F‐4K和F‐4M上，中国的WS9发动机原拟装用于中国的歼击机或歼轰机上。

1976年3月开始试制，1979年7月25日第一台使用英国毛料制造的零组件并用罗尔斯∙罗伊斯公司的外购件和附件的涡扇9发动机完成装配，同年11月 13日完成150h持久试车。

首批共制造4台。

按计划，当时应该接着进行国产毛料试制，但由于当时国民经济调整，使涡扇9国产化进度拖后，1983年才取得初步进展。

压缩机叶片的铸造技术到1988年才得以突破。

90年代初期，随着飞豹研制工作的展开，涡扇9的全面国产化工作也提到议事日程上来，95 年11月，部分国产化的涡扇9通过150小时试车，此时涡扇9的国产化率已达到70％，仍有部分零件不能生产。

1999 年下半年，涡扇9发动机全面国产化工作启动，西安航空发动机厂先后攻克无余量精锻(精铸)工艺，数字式电子控制系统等 一系列难关，西航集团公司仅用了20 天时间就完成了发动机的装配，在成功进行了两次冷运转后，于2000年底一次点火成功，随即开始的150小时工艺试车于2001年圆满结束，试车检验结果 表明各项性能技术指标均达到要求，涡扇9被重新命名为秦岭发动机，2002年6月1日上午，凝聚着西航航空人无数心血和汗水的秦岭发动机首飞成功。

在2003年7月17日，国产化涡扇9终于通过国产化工程技术鉴定，获准投入批量生产。

飞行原理（HowAndWhy）升力原理：飞机是比空气重的飞行器，因此需要消耗自身动力来获得升力。

而升力的来源是飞行中空气对机翼的作用。

在下面这幅图里，有一个机翼的剖面示意图。

机翼的上表面是弯曲的，下表面是平坦的，因此在机翼与空气相对运动时，流过上表面的空气在同一时间(T)内走过的路程(S1)比流过下表面的空气的路程(S2)远，所以在上表面的空气的相对速度比下表面的空气快(V1=S1/T> V2=S2/T1)。

根据帕奴利定理——“流体对周围的物质产生的压力与流体的相对速度成反比。

”，因此上表面的空气施加给机翼的压力F1小于下表面的F2。

F1、F2的合力必然向上，这就产生了升力。

从机翼的原理，我们也就可以理解螺旋桨的工作原理。

螺旋桨就好像一个竖放的机翼，凸起面向前，平滑面向后。

旋转时压力的合力向前，推动螺旋桨向前，从而带动飞机向前。

当然螺旋桨并不是简单的凸起平滑，而有着复杂的曲面结构。

老式螺旋桨是固定的外形，而后期设计则采用了可以改变的相对角度等设计，改善螺旋桨性能。

飞行需要动力，使飞机前进，更重要的是使飞机获得升力。

早期飞机通常使用活塞发动机作为动力，又以四冲程活塞发动机为主。

这类发动机的原理如图，主要为吸入空气，与燃油混合后点燃膨胀，驱动活塞往复运动，再转化为驱动轴的旋转输出：单单一个活塞发动机发出的功率非常有限，因此人们将多个活塞发动机并联在一起，组成星型或V型活塞发动机。

下图为典型的星型活塞发动机。

现代高速飞机多数使用喷气式发动机，原理是将空气吸入，与燃油混合，点火，爆炸膨胀后的空气向后喷出，其反作用力则推动飞机向前。

下图的发动机剖面图里，一个个压气风扇从进气口中吸入空气，并且一级一级的压缩空气，使空气更好的参与燃烧。

风扇后面橙红色的空腔是燃烧室，空气和油料的混和气体在这里被点燃，燃烧膨胀向后喷出，推动最后两个风扇旋转，最后排出发动机外。

而最后两个风扇和前面的压气风扇安装在同一条中轴上，因此会带动压气风扇继续吸入空气，从而完成了一个工作循环涡轮喷气发动机这类发动机的原理基本与上面提到的喷气原理相同，具有加速快、设计简便等优点。