AL-31F小涵道比涡扇发动机

第32卷第6期2012年12月航空材料学报JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALSVol.32，No.6December 2012先进材料在战斗机发动机上的应用与研究趋势梁春华，李晓欣（沈阳发动机设计研究所，沈阳110015）摘要：美国、英国等国家特别重视战斗机发动机材料的发展，通过制订和实施一系列先进材料研究计划，开发和验证轻质高强度材料，为发动机研制提供技术保障。

综述各国现役、在研和预研战斗机发动机的材料应用情况，总结树脂基复合材料、钛基复合材料、钛铝金属间化合物、单晶高温合金、粉末高温合金、陶瓷基复合材料、陶瓷热障涂层等材料及其工艺应用趋势。

先进材料研究的发展趋势：①向低密度高强度发展，以减轻质量；②向高强度与高耐温能力发展，以提高涡轮进口温度；③向一体化（材料、工艺与结构设计）发展，以实现材料特性与结构的最优组合。

关键词：先进材料；战斗机发动机；研究计划；研制进展DOI ：10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.004中图分类号：V223；V215．5文献标识码：A文章编号：1005-5053（2012）06-0032-05收稿日期：2012-04-28；修订日期：2012-08-12作者简介：梁春华（1969—），男，研究员，主要从事航空发动机与燃气轮机情报分析，（E-mail ）lllch1234@sina．com 。

20世纪90年代末期，美国国防部负责研究与工程的副部长埃尼塔·约翰逊（Anita Jones ）在FY97和FY98材料与工艺技术领域计划中将材料、信息、传感器和经济可承受性列为美国国防部科技研究优先发展的四大技术［1，2］。

在美国空军2025年展望中，将材料与工艺列为空军六大高效力技术之一［1，2］。

航空技术发展在很大程度上依赖于材料进步，“一代材料、一代装备”是材料推动航空技术进步的真实写照。

航空发动机推重比的提高、性能的提升同样离不开材料的进步。

1、xxxx南方公司：【WS11】（仿乌克兰AI25），小推力不加力涡扇，推力16千牛，2002年已批量生产，用于K8/JL8、无人机。

【WS16】（引进乌克兰AI－222－25F），小推力加力涡扇，加力推力42千牛，预计2009年批量生产，用于L15/JL15系列。

【WZ8G】★（引自法国-WZ8A改），小功率涡轴，功率560千瓦，2005已年批量生产，用于Z9系列、Z11系列升级。

【WZ6】（仿法国TM-3C），中功率涡轴，功率1160千瓦，2000年批量生产，用于Z8系列。

【WZ9】★（仿加拿大普惠PT6C），中功率涡轴，功率1200～1450千瓦，2008年批量生产，用于Z10、Z15（6吨机）、Z8F系列。

【WJ6C】★，中功率涡浆，功率3600千瓦，2006年已批量生产，用于Y9（国产6桨机）系列。

【WJ9】（WZ8核心），小功率涡浆，功率550千瓦，1995年已批量生产，用于Y12系列。

【WJ5E】（东安动力－通用)，中功率涡浆，功率2000千瓦，1990年已批量生产，用于Y7系列。

2、xx燃气涡轮院(预研基地)：【WS500】★，小推力涡扇，推力5～10千牛，2005年已批量生产，用于无人机、巡航导弹。

【WS15】★,高推重比大推力涡扇，加力推力达180千牛，在研，用于未来四代战机。

3、xxxx航发公司：【WS9秦岭】（仿改英国斯贝202），中推力涡扇，加力推力92千牛，2002年已批量生产，用于JH7A（飞豹）系列。

-------【QC260】★（引自乌克兰DA80），大功率燃气轮机，功率25000千瓦，2007年已批量生产，用于052B/C（双发6000T）大驱系列等。

4、xxxx航发公司：【WS12泰山】★(中推核心)，中推力涡扇，加力推力80千牛，2008年批量生产，用于J7、JL9和J8系列升级换代及双发型J10C。

【WS12B】（WS12加大涵道比加力改型），中推力涡扇，加力推力100千牛，预计2009年批量生产，用于JH7B（飞豹）。

飞机发动机发展历程回顾飞机发动机经历了哪些历程?下面是的飞机发动机发展历程资料，欢迎阅读。

飞机发动机发展历程1、活塞式发动机时期早期液冷发动机居主导地位很早以前，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。

以后，在飞机用于战争目的的推动下，航空特别是在欧洲开始蓬勃发展，法国在当时处于领先地位。

美国虽然发明了动力飞机并且制造了第一架军用飞机，但在参战时连一架可用的新式飞机都没有。

在前线的美国航空中队的6287架飞机中有4791架是法国飞机，如装备伊斯潘诺-西扎V型液冷发动机的"斯佩德"战斗机。

这种发动机的功率已达130~220kW, 功重比为0.7kW/daN左右。

飞机速度超过200km/h，升限6650m。

当时，飞机的飞行速度还比较小，气冷发动机冷却困难。

为了冷却，发动机裸露在外，阻力又较大。

因此，大多数飞机特别是战斗机采用的是液冷式发动机。

期间，1908年由法国塞甘兄弟发明旋转汽缸气冷星型发动机曾风行一时。

这种曲轴固定而汽缸旋转的发动机终因功率的增大受到限制，在固定汽缸的气冷星型发动机的冷却问题解决之后退出了历史舞台。

用于波音787客机的GEnx发动机设计特点陈光【摘要】概述了用于波音787"梦幻"客机的GEnx发动机的发展与设计特点,分析了在其总体结构设计以及各部件中所采用的先进技术,及其达到的性能水平.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2010(036)001【总页数】6页(P1-6)【关键词】GEnx发动机;设计特点;波音787客机;绿色航空【作者】陈光【作者单位】北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100083【正文语种】中文GEnx是GE公司为波音787（B787）“梦幻”客机研制的高涵道比（10.0）、高总压比（45.0）、低油耗、低污染与低噪声的新一代发动机。

为了满足21世纪“绿色航空”的要求，GEnx不仅继承并发展了GE公司以往成熟发动机特别是GE90发动机的设计技术，吸纳了GE90发动机研制与使用的经验与教训，而且还采用了最新发展的一些先进技术，因此，不仅性能达到了较高水平，而且研制周期较短。

本文介绍并分析了GEnx发动机的发展和设计特点。

GEnx发动机是在1996年投入使用的GE90发动机（用于波音777飞机）基础上发展的，原来是专为波音787客机研制的，后来又被波音747-8客机选作其惟一的动力装置。

GEnx发动机的推力小于GE90的 378～511kN，大于CF6-80C2发动机（用于波音747-400飞机）的258kN。

采用了高的涵道比（10）和总压比（为45；GE90发动机的分别为8、40）和部件效率。

GE90-76B发动机于1995年底投入营运，到GEnx发动机研制成功，历经4次技术提高，使GEnx发动机耗油率、排放、噪声和直接使用费用等都很低，如图 1所示；GEnx、CF6-80E1与GE90发动机耗油率的比较如图2所示。

从图2中可见，GEnx发动机的巡航耗油率比用于A330客机的CF6-80E1A4发动机的低15.4%，比用于B777客机的GE90-94B发动机的低6.9%。

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kW的功率，重量却有81 kg,功重比为daN。

发动机通过两根自行车上那样的链条，带动两个直径为的木制螺旋桨。

首次飞行的留空时间只有12s,飞行距离为。

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daN提高到daN,飞行高度达15000m,飞行速度从16km/h提高到近800km/h,接近了螺旅桨飞机的速度极限。

20世纪30'40年代是活塞式发动机的全盛时期。

1、第三，四代发动机的基本特点第三代战斗机所用发动机大多是七十年代以后开始研制的，发动机推重比大于8.0；其主要特点是，起初的性能指标选取的偏高，在工艺过程中使用了大量新技术、新材料和新结构，缺少相应的可靠性、耐久性验证。

致使在使用中出现了大量可靠性问题甚至影响到飞机的飞行。

使第三代发动机的研制、改型时间较长。

在近三十年的使用过程中出现了大量的改进型号，同时也使航空发动机的设计标准和方法有了质的变化。

第四代发动机特点：具有超音速巡航能力；推重比大于10.0，采用矢量喷管，为飞机提供短距起落和非常规机动能力；具有隐身能力；加力推重比提高20％典型战机：F-22“猛禽”；EFA2000(EFA)2、高涵道比涡扇发动机未来发展方向和主要特征主要特征：高涵道比的涡扇发动机具有耗油率低、噪声低、排气污染小的特点，所以十分适合在大型民航客机上使用。

然而，高涵道比也会带来一些缺陷，主要是排气速度和单位推力的下降，引起发动机迎风面积增加，推重比降低，这样就会影响飞机的机动性。

发展方向：提高发动机性能、可靠性与耐久性，提高发动机动力，多公司合作研制，进行大量严格的试验，追求高的经济性，留有大的温度裕度，广泛应用先进技术。

在大涵道比风扇发动机风扇设计要求是什么？现代发动机上是如何设计的？设计要求：1）较好的抗外物打伤能力；2）抗腐蚀性能好；3）风扇的整体重量不能太大；4）风扇产生的噪音不能太大；5）较好的包容措施；6）防止低压轴折断、风扇飞出措施；7）抗振动，特别是抗颤振性能好；8）较好的强度设计。

如：GE90；GE90的风扇是当前世界上直径最大的。

1）叶片采用宽弦设计，有助于提高强度、降低振动、2）风扇采用了小增压比（1.5）、低叶尖切线速度的设计，有助于获得较好的抗鸟撞击能力与低的噪音值；3）GE90上采用可符合材料风扇叶片，GE90的风扇轮盘做成多盘的盘鼓混合式轮盘，能够降低风扇整体重量，提高抗振动，抗颤振性能好。

WS-10A ---- J10 所采用的国产发动机(2006-07-26 16:30:01)转载▼分类：军事政治J10 所采用的国产发动机，一直是网上争议比较多的。

大陆的先进发动机计划，起源自70年代末80年代初的：高性能推进系统预研计划，简称高推。

这个计划泛指推重比大于8 的航空推进系统。

后来的中等推力核心机研究计划（简称中推）是其中的一部分。

现在大陆的各种先进发动机型号，以及相关研究都是起自于高推计划。

J10 真正配套的发动机是WS10A ，WS10将是一个较大的发动机家族，除了J10用的标准型发动机10A 之外，还包括大涵道比的运输机/ 商用机用的WS10B ；J11所有的10C 发动机，差别与AL31F/AL31FN的类似；10A 的增强型10D ，10D 的改进类似F110-GE-129 到F110-GE-132 的区别。

之后还有诺干工业用船用燃气轮机的改进计划，自然下一代的大陆4 代重型验证机的动力系统也由10D 的某个改型担当。

严格来说，WS10的技术来源并非大陆自身研制的，大陆真正完全靠自身力量完成发动机全部研制过程的，将是中推核心机和其后续计划。

WS10的技术也并非来自俄罗斯，而是80年代中美蜜月期，美国为了毁掉中国航空工业而作的两大杀招中的一步。

美国在90年代公开扬言，他们对中国航空工业做出了两大“贡献”。

1 通过和平典范工程，扶持J8II的改进，断绝了中国授权生产某机或与某国联合开发某更先进战机的可能。

2 通过麦道的MD-82 与大陆的合作，毁掉了大陆的Y-10计划而大陆的WS10的技术来源，正来源于与MD-82 的合作。

当年美国送给大陆两台以上CFM-56的核心机和验证机，后大陆称此机在大陆试验中发生大火被烧毁。

很多人可能不了解CFM-56与现代战斗机用先进发动机之间的关系，CFM-56核心机其实是美国F101的民用版，F101发动机是GE原本用于B-1A上的发动机，此机号称是由推比8 系列所有核心机中最出色最有潜力的一款开发出来的。

AI-222-25发动机的特点AI-222发动机系列是乌克兰扎波罗日飞机发动机联合体（Zaporozhye Aircraft Engine Complex）于90年代后期根据高教机、轻型攻击机、轻型战斗机的市场需求开始改进研制的发动机，该联合体由伊伏琴柯前进设计局（Ivchenko Progress Design Bureau）和扎波罗日发动机制造厂组成。

AI-222-25发动机在AI-25TL和DV-2基础上进行了比较大的改进，该发动机：λ技术先进、性能较优。

该发动机采用与当代西方发动机相似的新技术，如单元体结构，FADEC控制系统，定向结晶高温涡轮叶片，高负荷整体叶盘结构等，其主要性能参数与西方国家同类产品比较，性能较优，另外发动机的冷、热端部件寿命分别达到6000小时和4000小时，翻修寿命可到2000h。

λ政治风险小。

乌克兰是独立主权国家，不受他国控制，我国与乌克兰国家关系友好，两国之间的技术贸易没有障碍；目前洪都航空工业集团公司的教练-8飞机仍然采用前进设计局和相应工厂生产的AI-25TL发动机，双方一直保持技术合作。

据外电报道，在坦克、驱逐舰军用动力系统方面，我国与乌克兰也保持着良好的技术合作关系。

λ技术风险小。

乌克兰扎波罗日飞机发动机联合体，是一家经验丰富，产品众多的发动机企业，其设计部门的前身苏联伊伏琴柯-洛塔列夫设计局是苏联著名的发动机设计局之一，已有60年的发展历史，1990年苏联解体后，该设计局及配套的扎波罗日发动机制造厂归属乌克兰。

前后研制生产了AI-20、AI-24、D-36、D-18T、D-136、DV-2、D-236、D-436、D-27等涡桨、涡轴、涡喷、涡扇和桨扇各型17种涡轮发动机，总计生产30，000多台。

用于伊尔-18、安-24、L-39、雅克-40、雅克-42、安-124、安-225、米-26等中型、大型运输机，教练机、直升机共53种飞机，在96个国家中使用，累积2.5亿飞行小时[4]。

舰载作战飞机发动机的发展屈鹏;王占学【摘要】介绍了舰载作战飞机发动机的研制背景、技术要求、研制进展和应用潜力,总结了其在研制原则、研制思想、综合能力提高等方面的特点和经验.【期刊名称】《航空发动机》【年(卷),期】2011(037)002【总页数】4页(P54-57)【关键词】舰载作战飞机;舰载发动机;发展历程;研制经验【作者】屈鹏;王占学【作者单位】海军驻西安地区航空军事代表室,西安,710021;西北工业大学动力与能源学院,西安,710072【正文语种】中文1 引言1917年7月，英国成功地改装了世界上第1艘专载作战飞机的航空母舰，揭开了舰载作战飞机及其发动机发展的序幕。

经过90多年的发展，M88-2、F135和F136等喷气发动机已经或将要在RAFALE M、F-35C第4代舰载作战飞机上投入使用，成为法国、美国及其盟国海军舰载作战飞机的主力机种；自适应循环发动机等未来1代喷气发动机正在VAATE等研究计划下进行通用核心机、智能发动机等预先研究。

因而，综述国外舰载作战飞机发动机的发展历程，研究其发展，对中国开展舰载作战飞机发动机的研究和开发工作具有重要的参考和借鉴作用。

2 国外舰载作战飞机发动机的发展历程在经历活塞发动机时代后，20世纪40年代进入了喷气发动机时代，目前已经发展到第4代。

2.1 活塞发动机时期从1917年舰载作战飞机诞生到1945年第2次世界大战结束，活塞发动机与螺旋桨发动机在美国和日本等国家得到大力开发，是当时舰载作战飞机乃至所有作战飞机的惟一类型动力装置，在第2次世界大战中发挥了重要作用。

美国PW公司研制的 R-1340、R-1535、R-1830、R-2800、R-4360 发动机，美国怀特公司研制的 R-1300、R-1820、R-2600、R-3350发动机，日本中岛公司研制的Sakae 12/11/21、Homare 1l/12/21、Kotobuki 41 发动机，日本三菱公司研制的Kasei MK4U 25等型发动机，日本爱知公司研制的Atsuta 21/32等活塞发动机，均应用到了舰载作战飞机上。

WS 10A涡扇发动机00产品简介涡扇10A(WS10A)牌号涡扇10用途军用涡扇发动机类型涡轮风扇喷气发动机国家中国总设计师江和甫、程荣辉研制单位中国燃气涡轮研究院厂商贵州黎阳航空发动机公司成都发动机公司西安发动机公司装机对象J-10J-10M(出口型)J-10的DSI型验证机其实WS-10A不是"太行"发动机,WS-10A发动机是给J10用的,作为WS-10"太行"发动机的备份,防止太行"发动机研制失败后,J10和J11面临无国产发动机可用的局面。

WS-10就是"太行"发动机,是给J11用的.WS-10A与"太行"发动机最大的区别是核心机不同，WS-10A的核心机是中推核心机技术与AL-31F的核心机相结合的产物。

WS-10A发动机整体性能接近和部分超过F110-GE-129IPE(F110的性能改进型)涡轮历程1996年，江和甫协同刘大响院士负责组织"九五"国防重大背景的预研项目--某新型涡扇发动机关键技术预研工作,测绘仿制AL-31F的核心机,组织完成了AL-31F的高压压气机、燃烧室、涡轮三大核心部件等比例的测绘仿制的工作.进行理论方法、计算方法和试验方法的探索研究;以突破先进部件关键技术为主，重点围绕三大高压部件等比例全尺寸试验件的工程设计和试制及试验以及其相关的强度、控制等系统进行综合应用研究,在三大核心部件的测绘仿制中，大胆倡导采用了航空动力许多前沿设计技术成果和大量应用新材料、新工艺，从而突破了120余项关键技术。

1998年末,因为经重大改进的J10战斗机顺利首飞，以及WS-10"太行"发动机研制的不顺利，防止WS-10"太行"发动机研制失败后,J10和J11面临无国产发动机可用的可怕局面，所以1998年末,发动机总公司在624所召开预研汇报会，正式决定开展WS-10A核心机和验证机的设计研制方案论证工作。

太行发动机二十年铸就中国心(1/13)作者：苍鹰的翅膀2013-09-03 19:49:08阅读:8698参与:43回复:11上一张下一张太行发动机最新进展:太行发动机量产，意味着中国在航空动力领域具备独立自主的研发和生产能力.太行发动机的推重比也由原来的7.5提高到8左右，推力也由132KN提高到138KN，达到了90年代的世界先进水平。

太行发动机加大了发动机试验过程中的检查力度,从而使太行发动机寿命得到可靠保证。

...太行发动机最新进展最大加力推力:16186.5daN总数266台-->太行发动机最新进展：近期俄罗斯媒体报道称，中国歼20隐形战机将装备最大加力推力：16186.5daN的WS-15发动机。

-->太行军事核心提示：据路透社报道称，一些中国航天工业专家预测，在接下来二十年的时间里，北京最终将在发动机领域投入多达3000亿人民币(约490亿美元)。

作者：苍鹰的翅膀2013-09-03 19:49:08阅读:8698参与:43回复:11上一张下一张将装备太行发动机的歼20WS-15发动机技术数据最大加力推力:16186.5daN中间推力:10522daN加力耗油率:2.02kg/daN/h 中间耗油率:0.665kg/daN/h推重比:8.86空气流量:138kg/s涵道比:0.382总增压比:28.71涡轮进口温度:1477℃最大直径:1.02m长度:5.05m质量:1862.3kg近期俄罗斯媒体报道称，中国歼20隐形战机将装备推力达18吨的WS-15发动机。

全国政协十一届五次会议开幕会前，有记者向全国政协委员、空军少将朱和平询问「歼20是否使用自主的发动机」时，朱和平回答称：「是！」他并未进一步透露更多技术细节和研製进展。

这是军方首次就歼20动力问题作出回应。

在2010至2012年这三年时间里，沈阳黎明公司已经生产了大约266台“太行”发动机，以保障歼-11系列战斗机的生产。