【簡介:】本篇文章給大家談?wù)劇讹w機發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)》對應(yīng)的知識點,希望對各位有所幫助。本文目錄一覽:
1、飛機的發(fā)動機是用什么材料做成的
2、飛機發(fā)動機都有哪些核心技術(shù)?
3、飛
本篇文章給大家談?wù)劇讹w機發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)》對應(yīng)的知識點,希望對各位有所幫助。
本文目錄一覽:
- 1、飛機的發(fā)動機是用什么材料做成的
- 2、飛機發(fā)動機都有哪些核心技術(shù)?
- 3、飛機發(fā)動機主要技術(shù)?
- 4、飛機發(fā)動機有哪幾種?
- 5、起飛的四個階段
- 6、請教世界上哪幾種戰(zhàn)機用發(fā)動機最先進?
飛機的發(fā)動機是用什么材料做成的
航空航天發(fā)動機上所用的材料。
一、合金
1、鋁合金
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鋁合金具有比模量與比強度高、耐腐蝕性能好、加工性能好、成本低廉等突出優(yōu)點,因此被認為是航空航天工業(yè)中用量最起著至關(guān)重要的作用。
主要應(yīng)用位置:發(fā)動機艙、艙體結(jié)構(gòu)、承載壁板、梁、儀器安裝框架、燃料儲箱等。
2、鈦合金
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與鋁、鎂、鋼等金屬材料相比,鈦合金具有比強度很高、抗腐蝕性能良好、抗疲勞性能良好、熱導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)小等優(yōu)點,可以在350~450℃以下長期使用,低溫可使用到-196℃。
主要應(yīng)用位置:航空發(fā)動機的壓氣機葉片、機匣、發(fā)動機艙和隔熱板等。
3、超高強度鋼
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超高強度鋼具有很高的抗拉強度和足夠的韌性,并且有良好的焊接性和成形性。
主要應(yīng)用位置:航天發(fā)動機殼體、發(fā)動機噴管、軸承和傳動齒輪。
4
鎂合金
鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,具有密度小、比強度高、抗震能力強、可承受較大沖擊載荷等特點。
主要應(yīng)用位置:航天發(fā)動機機匣、齒輪箱等。
二、復(fù)合材料
航空發(fā)動機的發(fā)展之快,尤其是越來越嚴苛的溫度和重量要求,漸進提高的傳統(tǒng)材料已然不能滿足,轉(zhuǎn)而呼喚材料科學(xué)開辟新的體系,那就是復(fù)合材料。根據(jù)復(fù)合材料各自的特點,可用于發(fā)動機不同的零部件上。
1、碳碳復(fù)合材料
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C/C基復(fù)合材料,即碳纖維增強碳基本復(fù)合材料,它把碳的難熔性與碳纖維的高強度及高剛性結(jié)合于一體,使其呈現(xiàn)出非脆性破壞。由于它具有重量輕、高強度,優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和極好的熱傳導(dǎo)性,是當今最理想的耐高溫材料,特別是在 1000-1300℃的高溫環(huán)境下,它的強度不僅沒有下降,反而有所提高。是近年來最受重視的一種更耐高溫的新材料。最顯著的優(yōu)點是耐高溫(大約2200℃)和低密度,可使發(fā)動機大幅度減重,以提高推重比。
主要應(yīng)用位置:碳碳復(fù)合材料如果能夠解決表面以及界面在中溫時的氧化問題,并能在制備時提高致密化速度,并降低成本,則有望在航空發(fā)動機中得到大量的實際應(yīng)用。
目前已有部分應(yīng)用,例如美國的F119發(fā)動機上的加力燃燒室的尾噴管,F(xiàn)100發(fā)動機的噴嘴及燃燒室噴管,F(xiàn)120驗證機燃燒室的部分零件已采用C/C基復(fù)合材料制造。法國的M88-2發(fā)動機,幻影2000型發(fā)動機的加力燃燒室噴油桿、隔熱屏、噴管等也都采用了C/C基復(fù)合材料。
2、陶瓷基復(fù)合材料
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陶瓷基復(fù)合材料(CMC)由于其本身耐溫高、密度低的優(yōu)勢,在航空發(fā)動機上的應(yīng)用呈現(xiàn)出從低溫向高溫、從冷端向熱端部件、從靜子向轉(zhuǎn)子的發(fā)展趨勢。
CMC材料具有耐溫高、密度低、類似金屬的斷裂行為、對裂紋不敏感、不發(fā)生災(zāi)難性損毀等優(yōu)異性能,有望取代高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用,不僅有利于大幅減重,而且還可以節(jié)約甚至無須冷氣,從而提高總壓比,實現(xiàn)在高溫合金耐溫基礎(chǔ)上進一步提升工作溫度400~500℃,結(jié)構(gòu)減重50%~70%,成為航空發(fā)動機升級換代的關(guān)鍵熱結(jié)構(gòu)用材。
主要應(yīng)用位置:短期目標為尾噴管、火焰穩(wěn)定器、渦輪罩環(huán)等;中期目標是應(yīng)用在低壓渦輪葉片、燃燒室、內(nèi)錐體等;遠期目標鎖定在高壓渦輪葉片、高壓壓氣機和導(dǎo)向葉片等應(yīng)用。
3、樹脂基復(fù)合材料
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先進樹脂基復(fù)合材料是以高性能纖維為增強體、高性能樹脂為基體的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)材料相比,它的密度約為鋼的1/5,鋁合金的1/2,且比強度與比模量遠高于后二者。
主要應(yīng)用位置:航空發(fā)動機冷端部件(風扇機匣、壓氣機葉片、進氣機匣等)和發(fā)動機短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應(yīng)用。
4、金屬基復(fù)合材料
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金屬基復(fù)合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬為基體的復(fù)合材料。在航空和宇航方面主要用它來代替輕但有毒的鈹。這類材料具有優(yōu)良的橫向性能、低消耗和優(yōu)良的可加工性,已成為在許多應(yīng)用領(lǐng)域最具商業(yè)吸引力的材料,并且在國外已實現(xiàn)商品化。
主要應(yīng)用位置:適合用作發(fā)動機的中溫段部件。
飛機發(fā)動機都有哪些核心技術(shù)?
現(xiàn)代航空發(fā)動機主要是噴氣發(fā)動機,以WS WP WZ等為主。
其核心技術(shù)很多,如轉(zhuǎn)子的材料(提高耐高溫耐腐蝕與拉扯力 還有降低質(zhì)量等)還有電子技術(shù)等等。簡而言之,航空發(fā)動機考驗的是一個國家的整體技術(shù),不是單純說你要幾個鋼板就可以做好的。
我們中國相對美國 蘇俄等國家的差距很大,其原因有很多種的。其一,就是管理方面的,西方的發(fā)動機是獨立出來的,而我們的卻是依附于飛機。其二,資金的投入上不比西方。其三,中國的航空發(fā)動機的領(lǐng)軍人物沒有像我們核技術(shù)上有幾個非常非常厲害的猛將(大家都知道是誰的,我就不說了),這也是有一定的限制。其四,改革開放大調(diào)整,讓軍事讓步經(jīng)濟,這也是有一定的關(guān)系的。其五,當時我們對航空發(fā)動機的發(fā)展模式?jīng)]有一個很好的認識,人家西方是用核心機,而我們…… 其六,我們的整體工業(yè)等實力完全沒有跟上。等等
以上參與 中華國魂——講課廳 Q群之 中國航空發(fā)動機的發(fā)展 的群講課交流
飛機發(fā)動機主要技術(shù)?
飛機發(fā)動機是“工業(yè)之花“涉及理論最艱深 工藝最復(fù)雜,一般研制一款要20-30年 不管你是多么先進的國家 一個航空發(fā)動機的壓氣機葉片有的只有很小的質(zhì)量卻要承受幾噸的離心力 還有高壓的燃氣流沖刷 你說那工作環(huán)境多惡劣 里面一般都是蜂窩狀的 就是為了散熱,這都是要靠成熟的理論和復(fù)雜的工藝程序 不是那么簡單
航空發(fā)動機為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機。發(fā)動機研究和發(fā)展工作的特點是技術(shù)難度大、耗資多、周期長,發(fā)動機對飛機的性能以及飛機研制的成敗和進度有著決定性的影響,而且發(fā)動機技術(shù)具有良好的軍民兩用特性,對國防和國民經(jīng)濟有重要意義。
發(fā)動機研究和發(fā)展工作的特點是技術(shù)難度大、耗資多、周期長,發(fā)動機對飛機的性能以及飛機研制的成 敗和進度有著決定性的影響,而且發(fā)動機技術(shù)具有良好的軍民兩用特性,對國防和國民經(jīng)濟有重要意義。因此,世界上幾個能獨立研制先進航空發(fā)動機的國家無不將優(yōu)先發(fā)展航空發(fā)動機作為國策,將發(fā)動機技術(shù)列為國家和國防關(guān)鍵技術(shù),給予大量的投資,保證發(fā)動機相對獨立地領(lǐng)先發(fā)展,并嚴格禁止關(guān)鍵技術(shù)出口。一些航空發(fā)動機后起工業(yè)國家也已制訂了重大的技術(shù)發(fā)展計劃,試圖建立獨立研制或參與國際合作研制先進航空發(fā)動機的能力。
現(xiàn)代航空發(fā)動機主要有兩種類型:“活塞式發(fā)動機”和“噴氣式發(fā)動機”。低速、小型、短程飛機常用“活塞式發(fā)動機”;高速、大(中)型、遠(中)程飛機常用“噴氣式發(fā)動機”。無論哪種型式,當作為航空發(fā)動機時,其基本要求均可歸結(jié)如下:
一、功率重量比大
設(shè)計飛機的任何部件,都應(yīng)在滿足使用要求的前提下,盡量減輕其重量。對發(fā)動機來說,就是要保證足夠大的功率而自重又很輕。衡量發(fā)動機功率大、重量輕的標準是“功率重量比”。即發(fā)動機所發(fā)出的功率與發(fā)動機重量之比值?!肮β手亓勘取痹酱螅硎驹谟邢嗤β实那闆r下,發(fā)動機越輕。
功率重量比的單位,對活塞發(fā)動機來說,是“馬力/公斤”;對噴氣式發(fā)動機來說,是推力(牛頓)/重量(牛頓),無單位。
二、燃油消耗量小
發(fā)動機是否省油,是飛機使用的重要經(jīng)濟指標。評定發(fā)動機的經(jīng)濟性,常用“燃油消耗率”作標準。“燃油消耗率”是指單位功率(一牛頓或一馬力)在一小時內(nèi)所消耗油料的重量。燃油消耗率越小,說明發(fā)動機越省油。
三、迎風面積小
航空發(fā)動機應(yīng)在保證功率不減小的前提下,力求體積較小。體積小,可以使發(fā)動機占據(jù)的空間小,有利于飛機裝載人員、貨物、設(shè)備。在體積尺寸中,應(yīng)力求減小“迎風面積”,以減小空氣阻力。
四、工作安全可靠、壽命長
飛機在空中飛行的安全,是由各組成部分可靠工作來保證的。要維持飛行,發(fā)動機就必須始終處于可靠狀態(tài)。所以,發(fā)動機的可靠性是十分重要的。為了保證發(fā)動機工作安全可靠,必須精心設(shè)計、選用合適材料、嚴格工藝規(guī)程。并在發(fā)動機組裝完成后,進行"試車"一一在"試車臺"上模擬各種高度條件。在裝上飛機之后,還要進行試車。只有當確定各項規(guī)定指標都符合要求時,飛機才能飛行。為了保證飛機隨時處于可靠狀態(tài),在整個使用過程中,還要定期對發(fā)動機進行檢查和維修。
在保證發(fā)動機可靠性的前提下,要求發(fā)動機的“壽命長”。這是發(fā)動機經(jīng)濟性的另一項指標。壽命長,可以降低使用成本、節(jié)約原材料。
發(fā)動機的壽命分兩種:“翻修壽命”和“使用壽命”?!胺迚勖笔侵竷纱巍胺蕖敝g或新發(fā)動機開始使用至第一次翻修之間的使用(實際工作)時間,單位是“小時”。“使用壽命”是指全新發(fā)動機由開始使用到報廢的使用(實際工作)時間,單位也是“小時”。由于設(shè)計、材料、工藝、使用條件不同,各發(fā)動機的“壽命”都不相同。
五、維護、修理方便
維護、修理,統(tǒng)稱為維修。這是保證發(fā)動機可靠性的重要工作。發(fā)動機能否隨時處于可靠狀態(tài),很大程度決定“維修”質(zhì)量。維修的好壞,影響發(fā)動機的壽命。
維護的目的之一,是發(fā)現(xiàn)故障和排除故障,并對必要的部位進行檢測、清洗、更換潤滑油等。根據(jù)發(fā)動機工作的長短,維護工作一般都按不同的項目定期進行。而“修理”則是在零部件損壞的情況才進行。由于“維修”工作量很大,所以占飛機使用成本的很大比例。這就有必要在設(shè)計時考慮便于拆裝、檢查和維修的方便性,以減小維修工作量,降低維修成本。
飛機發(fā)動機有哪幾種?
飛機發(fā)動機有活塞式、渦輪噴氣式、渦輪螺旋槳式、渦輪風扇式等,早期甚至還有安裝火箭發(fā)動機的
我國自主研發(fā)的飛機發(fā)動機有“昆侖”渦噴發(fā)動機和“太行”渦扇發(fā)動機兩種發(fā)動機
起飛的四個階段
第一階段
第一個階段:離地到起落架收起,目標速度是V2,發(fā)動機為起飛推力。對于雙發(fā)飛機,在一個關(guān)鍵發(fā)動機失效后,在收輪過程中只要求有正上升率就可以。而對于三發(fā)需要0.3%,而四發(fā)要0.5%的梯度要求。
第二階段
第二階段:起落架收起開始,至400英尺(計算爬升重量限制的目的)。目標速度為V2,起飛襟翼,起落架收上,一發(fā)失效,其余的發(fā)動機起飛推力。對于兩發(fā)飛機有2.4%,三發(fā)2.7%,四發(fā)3.0%的梯度要求。而通常來說,雙發(fā)飛機爬升性能限制通常都是因為這個階段的性能限制。
第三階段
第三階段屬于平飛增速階段,飛機速度從V2增加到收光襟翼速度,即飛機為光潔狀態(tài)速度,推力為起飛推力或最大連續(xù)推力。
因為各個公司購買的推力時間不同,飛機都可以用5分鐘起飛推力(從地面加到起飛推力算起),不過也有10分鐘起飛推力可選。
請教世界上哪幾種戰(zhàn)機用發(fā)動機最先進?
世界十大軍用戰(zhàn)斗機航空發(fā)動機排名,中國三款型號上榜
第一名:F135渦扇發(fā)動機 國家:美國
F135渦扇發(fā)動機
F135渦輪扇發(fā)動機由美國普拉特·惠特尼公司研制的新型發(fā)動機,最大推力超過18噸(4萬F135渦輪扇發(fā)動機磅)。 F-135發(fā)動機是在F-119(F-22戰(zhàn)斗機使用)的基礎(chǔ)上發(fā)展研制而成。由于海軍陸戰(zhàn)隊與英國皇家海軍預(yù)計采用的F-35B必須能夠垂直起降,因此F-135也可以加上向下彎折的矢量推力噴嘴。
但是這個噴嘴只有在垂直起降的場合使用,可以大大地縮短起飛/降落距離。其他F-35則不使用這項設(shè)計。
F135使用了F119的核心機,配合高效的6級高壓壓氣機,1級高壓渦輪和高效的風扇(由一個2級的低壓渦輪驅(qū)動)。F135采用了BAE系統(tǒng)公司的全權(quán)數(shù)字式發(fā)動機控制系統(tǒng)(FADEC),為了提高發(fā)動機的可靠性和可保障性,F(xiàn)135大量采用外場可替換部件(LRC),其零部件數(shù)量比F119減少了大約40%.
該發(fā)動機主要裝備的是F35戰(zhàn)斗機
按照計劃。F135一PW一100將作為F-35A空軍型的動力系統(tǒng);F135一PW一400將作為F-35C海軍型的動力;而F135一PW一600將作為F-35B海軍陸戰(zhàn)隊型的動力。
F135發(fā)動機推比10.5、加力推力19噸級別、軍推13噸級別、質(zhì)量1700千克,其19噸的加力推力目前沒有任何實際裝備戰(zhàn)斗機的加力式渦扇發(fā)動機能夠企及。
不過值得一提的是,F(xiàn)135相對于F119雖然推力大幅度提高,但是實際上是在同樣核心機基礎(chǔ)上用流量、高速性能換推力。F135雖然推力超群,但是其高速性能卻是下降的。
第二名:F119渦扇發(fā)動機 國家:美國
F119是普·惠公司為美國第四代戰(zhàn)斗機研制的先進雙轉(zhuǎn)子加力式渦輪風扇發(fā)動機,其設(shè)計目標是:不加力超音速巡航能力、非常規(guī)機動和短距起落能力、隱身能力(即低的紅外和雷達信號特征)、壽命期費用降低至少25%、零件數(shù)量減少40~60%、推重比提高20%、耐久性提高兩倍、零件壽命延長50%.在80年代初確定的循環(huán)參數(shù)范圍是:涵道比0.2~0.3;總增壓比23~27;渦輪進口溫度1577~1677℃(1850K~1950K);節(jié)流比1.10~1.15.
在F119上采用的新技術(shù)主要有:三維粘性葉輪機設(shè)計方法、整體葉盤結(jié)構(gòu)、高紊流度強旋流主燃燒室頭部、浮壁燃燒室結(jié)構(gòu)、高低壓渦輪轉(zhuǎn)向相反、整體式加力燃燒室設(shè)計、二元矢量噴管和第三代雙余度FADEC.此外,還采用了耐溫1070~1100℃的第三代單晶渦輪葉片材料、雙性能熱處理渦輪盤、阻燃鈦合金Alloy C、高溫樹脂基材料外涵機匣以及用陶瓷基復(fù)合材料或碳-碳材料的一些靜止結(jié)構(gòu)。
美制F119渦扇發(fā)動機
在研制中,注意了性能與可靠性、耐久性和維修性之間的恰當平衡。與F100-PW-220相比,F(xiàn)119的外場可更換件拆卸率、返修率、提前換發(fā)率、維修工時、平均維修間隔時間和空中停車率分別改進50%、74%、33%、63%、62%和29%.新的四階段研制程序和綜合產(chǎn)品研制方法保證發(fā)動機研制結(jié)束時即具有良好的可靠性、耐久性和維修性并能順利轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。
F119發(fā)動機主要裝備F22
在研制中,為滿足提高推力的要求而增大風扇直徑,還遇到了風扇效率低、耗油率高和低壓渦輪應(yīng)力大的問題。預(yù)計,1994年中開始初步飛行試驗,此時F119將再積累3000地面試驗小時。1997年交付第1臺生產(chǎn)型發(fā)動機,裝F119的F-22戰(zhàn)斗機將于2002年具備初步作戰(zhàn)能力
它是裝備在F-22A戰(zhàn)斗機上的F119-PW一100發(fā)動機的改進型號。其最大推力達191.3千牛。超過了F119-PW一100的最大推力(156千牛,約15.8噸)多達20%;F135的最大軍用推力達到128千牛,而F119-PW一100的最大軍用推力僅為104千牛。因此,F(xiàn)135是有史以來最為強勁的戰(zhàn)斗機發(fā)動機。
第三名:WS-15渦扇發(fā)動機 國家:中國
WS-15全稱渦扇15"峨眉" 渦扇發(fā)動機,是為我國第四代重型/中型戰(zhàn)斗機而研制的小涵道比推力矢量渦扇發(fā)動機。WS-15主要用于雙發(fā)重型隱身戰(zhàn)斗機殲-20.WS-15由606所、624所、614所、410廠、430廠和113廠等單位專家組織研制。"峨眉"航空發(fā)動機的技術(shù)驗證機在2006年5月首次臺架運轉(zhuǎn)試車成功。這標志著我國在自主研制航空發(fā)動機的道路上又實現(xiàn)了歷史性跨越,在研制我國第四代中型戰(zhàn)斗機的征程上邁出了堅實的一步。2011年中航黎明完成了ws-15驗證機的交付。保節(jié)點是2020年完成研制。
WS-15渦扇發(fā)動機模型
WS-15全稱渦扇15"峨眉" 渦扇發(fā)動機,是為我國第四代重型/中型戰(zhàn)斗機而研制的小涵道比推力矢量渦扇發(fā)動機。由606所、624所、614所、410廠、430廠和113廠等單位專家組織研制。"峨眉"航空發(fā)動機的技術(shù)驗證機在2006年5月首次臺架運轉(zhuǎn)試車成功。
殲20戰(zhàn)機未來將配備渦扇15發(fā)動機
這標志著我國在自主研制航空發(fā)動機的道路上又實現(xiàn)了歷史性跨越,在研制我國第四代中型戰(zhàn)斗機的征程上邁出了堅實的重大一步。2007年3月原形機首次臺架運轉(zhuǎn)試車成功,預(yù)計2013年3月發(fā)動機完成設(shè)計定型試驗,2014年7月生產(chǎn)型發(fā)動機定型。
按照飛機任務(wù)要求,"峨眉"航空發(fā)動機在循環(huán)參數(shù)選擇上采用較高的渦輪進口溫度、中等總增壓比和比較低的涵道比。采用的新技術(shù)主要有損傷容限和高效率的寬弦葉片、三維粘性葉輪機設(shè)計方法、整體葉盤結(jié)構(gòu)的風扇和壓氣機、單晶氣冷渦輪葉片、粉末冶金渦輪盤、刷式封嚴、樹脂基復(fù)合材料外涵機匣、整體式加力燃燒室設(shè)計、陶瓷基復(fù)合材料噴管調(diào)節(jié)片、三元矢量噴管和具有故障診斷和狀態(tài)監(jiān)控能力的雙余度式全權(quán)數(shù)字式電子控制系統(tǒng)。發(fā)動機由10個單元體組成。
第四名:AL-41渦扇發(fā)動機 國家:俄羅斯
L-41F發(fā)動機是留里卡-土星公司的產(chǎn)品,將成為俄第五代戰(zhàn)斗機通用的發(fā)動機。該發(fā)動機的發(fā)展基礎(chǔ)是留里卡設(shè)計局開發(fā)的AL-31系列, 1985 年開始研制, 總設(shè)計師是車金博士。為適應(yīng)第五代戰(zhàn)斗機的要求,AL-4lF 的推力有大幅度增加,其最大狀態(tài)推力約12000 千克(117.6千牛),加力推力的一般說法是不低于17857千克(175千牛),具體數(shù)字有18500 千克(181.3千牛)和20000千克(196千牛)等說法。
不管哪一種數(shù)據(jù),AL-41F的加力推力都高于F119-PW-100 ( F-22A的發(fā)動機)的16000千克( 156 AL-41F-1S(117S)發(fā)動機千牛)級,按照俄羅斯標準計算其推重比超過11(按照美國標準則約為10)。但是與F119發(fā)動機是不能比較的。因為F119發(fā)動機是以壽命設(shè)計為主,確保12000小時的壽命。而AL-41F發(fā)動機是以犧牲壽命設(shè)計,提高推力。對于AL-41F的壽命指標我們現(xiàn)在沒有數(shù)據(jù)。
AL-4lF 發(fā)動機進行展示
該發(fā)動機渦輪前溫度為1828K ,低干Fll9-PW-100 、M88-1 . M88-2 (后兩者是"陣風"的發(fā)動機)的1977K 、1843K 和1850K ,但比AL-3lF、F100-PW-100和F110-GE-100的約1665K, 1672K和1644K 有很大提高,也高于EJ200 ( "臺風"使用的發(fā)動機)1803K .這些性能數(shù)據(jù)說明它的確是一種典型的第五代發(fā)動機。
AL-41F也是俄羅斯第一種實現(xiàn)"全權(quán)限數(shù)字電子控制"(FADEC)的發(fā)動機,俄羅斯業(yè)已在AL-31FU上對FADEC 系統(tǒng)進行過驗證,而AL-3lF系列則一直采用液壓電子控制。
AL-4lF發(fā)動機(117S)已裝備到俄軍蘇35戰(zhàn)機
AL-4lF的FADEC系統(tǒng)與機上KSU-1-42 數(shù)字式電傳操縱系統(tǒng)交聯(lián),能夠根據(jù)飛行狀態(tài)自動調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作,從而提高飛行效率和發(fā)動機工作的可靠性。由此可見米格-39 已經(jīng)具有了"綜合飛行/推力控制系統(tǒng)"(IFPCS) ,下一步應(yīng)該是將其與火力控制系統(tǒng)(FCS)交聯(lián)在一起,實現(xiàn)綜合火力/飛行/推力控制系統(tǒng)(IFFPCS) .
這一點俄羅斯專家在其1999年以前公開的第五代戰(zhàn)斗機討論中并未提及(其討論側(cè)重于各分項目應(yīng)當具有的指標與特性),但它確實是真正的第五代戰(zhàn)斗機應(yīng)當具有的特征,依賴干IFFPCS ,作戰(zhàn)飛機將能夠以最佳飛行時間、最佳任務(wù)航跡、最佳燃由消耗等為優(yōu)化目標自動對飛機進行能量管理,實現(xiàn)作戰(zhàn)過程全自動化,大幅提高其生存能力和作戰(zhàn)效能。
第五名:渦扇-10B太行發(fā)動機 國家:中國
行WS-10/10A相當于當初F100-PW-100階段,而太行改WS-10B則已經(jīng)相當于當初F100-PW-220階段。太行改WS-10B發(fā)動機整體性能接近和部分超過F110-GE-129IPE (F110的性能改進型)WS-10B發(fā)動機在"太行"發(fā)動機的基礎(chǔ)上研制的,渦扇10B與渦扇10/10A之間的通用零部件達70%.使用通用部件不僅減小了研制的冒險性,還將顯著地減少后勤保障費用。
太行改WS-10B的核心機以"太行"核心機為基礎(chǔ)重新研制的,在設(shè)計過程中三大核心部件既高壓壓氣機、環(huán)形燃燒室、高壓渦輪等大量的參照并借鑒了AL-31F核心機的設(shè)計方法,結(jié)構(gòu)細節(jié)設(shè)計和制造工藝。 大膽倡導(dǎo)采用了航空動力許多前沿設(shè)計技術(shù)成果和大量應(yīng)用新材料、新工藝,從而突破了120余項關(guān)鍵技術(shù)。
中國展示的渦扇10發(fā)動機
重點圍繞WS-10B核心機的三大高壓部件既高壓壓氣機、環(huán)形燃燒室、高壓渦輪等的工程設(shè)計,試制與試驗以及其相關(guān)的強度、控制等系統(tǒng)進行綜合應(yīng)用研究,研制過程遵循"部件試驗在前,整機試車在后。的原則,完成了大量的三大核心部件和子系統(tǒng)的試驗。
對核心機進行了大量的地面和高空性能試驗,對可靠性與耐久性方面的進行大量試驗,大幅度的提高熱端部件壽命。對其它部件、系統(tǒng)、成件等作了適應(yīng)性改進,對附件位置、管線和防冰系統(tǒng)作了必要的修改。為減輕重量進一步擴大了鈦合金的應(yīng)用范圍。對加力燃燒室和尾噴管進行優(yōu)化設(shè)計,采用新的耐高溫合金材料,改進冷卻設(shè)計,減輕重量 .
殲10B戰(zhàn)機未來將配置渦扇10B發(fā)動機
優(yōu)化設(shè)計了高壓渦輪葉片的結(jié)構(gòu)細節(jié)設(shè)計,為不帶冠設(shè)計,強化氣膜加對流復(fù)合冷卻技術(shù)。利用增大空氣流量、提高部件效率、減少漏氣和損失等技術(shù)措施,來一定幅度的提高推力。風扇是采用后2級整體葉盤結(jié)構(gòu)。由于運用三維計算流體力學(xué)進行設(shè)計,風扇效率顯著提高,壓比為3.6;采用整體葉盤,消除了燕尾槽和阻尼凸臺等處的應(yīng)力集中,簡化了結(jié)構(gòu),減少了零件數(shù),減輕了重量,減少了泄漏結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)。
加力燃燒室和尾噴管以及大部分發(fā)動機附件從"太行"發(fā)動機的設(shè)計方案衍生而來,并改進了冷卻技術(shù)和重新設(shè)計了部分結(jié)構(gòu)設(shè)計,使結(jié)構(gòu)更簡單,減輕了重量,提高使用壽命壽命、同時維修性也得到改善,降低了使用和維護成本,為適應(yīng)J11B的機體,對附件位置、管線和防冰系統(tǒng)作了必要的修改。
第六名:AL-31FN渦扇發(fā)動機 國家:俄羅斯
AL-31FN渦扇發(fā)動機進行展示
AL-31F是由俄羅斯留里卡"土星"科研生產(chǎn)聯(lián)合體研制的帶加力燃燒室的渦扇發(fā)動機。該聯(lián)合體前身是留里卡設(shè)計局,組建于1946年,是前蘇聯(lián)的主要戰(zhàn)斗機發(fā)動機設(shè)計局。在上世紀60年代,留里卡研制了AL-21F系列渦輪噴氣發(fā)動機,其最大加力推力達11000daN.1970~1974年投入生產(chǎn),廣泛用于蘇-17、蘇-20、蘇-22、蘇-24和米格-23戰(zhàn)斗機上。在AL-21基礎(chǔ)上,1976年(另一說法是1973年)留里卡開始研制AL-31F發(fā)動機。1985年該發(fā)動機研制達標后,用于蘇-27、蘇-30和蘇-35戰(zhàn)斗機。
AL-31F的結(jié)構(gòu)形式是雙轉(zhuǎn)子加力式渦扇發(fā)動機。推力范圍:加力12250daN,中間7620daN.每臺價格300萬美元。AL-31F有一些改進型,其中包括帶矢量推力噴管的改進型AL-31FP發(fā)動機。
從總體上講,作為蘇-27戰(zhàn)機的專用動力裝置AL-31F發(fā)動機,其性能是優(yōu)良的,具有明顯優(yōu)勢。
(1)尺寸小,推力大。其渦輪具有有效的冷卻系統(tǒng)和良好的熱力學(xué)特性;壓氣機增壓快速,發(fā)動機結(jié)構(gòu)緊湊,保證飛機有較高的推力和良好的機動性。
(2)穩(wěn)定性高??墒褂迷谔K-27飛機的各種飛行高度和速度下,即使飛機在以M2的速度進入平螺旋、直螺旋、翻轉(zhuǎn)螺旋和進氣道喘振的情況下,發(fā)動機工作仍然極其穩(wěn)定。喘振消除系統(tǒng)、空中自動點火系統(tǒng)、主燃燒室和加力燃燒室的再次啟動系統(tǒng)等可保證在使用機載武器時動力裝置的工作可靠性。
AL-31F發(fā)動機專門為蘇27戰(zhàn)機而研制的
(3)維修簡便。該發(fā)動機采用單元體結(jié)構(gòu),由14個單元體組成,因此,如果出現(xiàn)某些損壞,不需要全部更換,只替換下有故障的單元體即可。這樣,在使用條件下進行發(fā)動機維修時,可更換其中的6個單元體。
(4)使用壽命長。AL-31F可根據(jù)其技術(shù)狀況而使用,只要發(fā)動機還正常,就可以一直使用下去,而現(xiàn)代化水平的診斷設(shè)備可保證飛行安全。但其使用壽命也有一個限度,一般認為該發(fā)動機第一次維修前的使用壽命可達1000h,總使用壽命應(yīng)該不少于10年。
第七名:EJ-2000渦扇發(fā)動機 國家:英國
EJ-2000渦扇發(fā)動機
EJ200是歐洲四國聯(lián)合研制的先進雙轉(zhuǎn)子加力式渦輪風扇發(fā)動機,用于歐洲聯(lián)合研制的90年代戰(zhàn)斗機EFA(現(xiàn)編號EF2000)。參加研制工作的有英國羅·羅公司、德國發(fā)動機渦輪聯(lián)合公司、意大利菲亞特公司和西班牙渦輪發(fā)動機工業(yè)公司,各占份額33%、33%、21%和13%.
1985年8月,先由英、德和意大利三國集團發(fā)起EFA計劃,同年9月西班牙加入該集團。1986年12月,負責EJ200發(fā)動機研制的歐洲噴氣渦輪公司(Eurojet Turbo GmbH)在慕尼黑注冊。1988年11月簽訂發(fā)動機研制合同,同時首臺EJ200設(shè)計驗證機在德國慕尼黑運轉(zhuǎn)。1989年12月,三臺設(shè)計驗證機共積累運轉(zhuǎn)650h,達到設(shè)計驗證機要求。1991年10月EJ200原型機首次運轉(zhuǎn)。計劃將制造20多臺原型機用于地面和飛行試驗。預(yù)計1996年可能交付生產(chǎn)型EJ200.
在發(fā)動機設(shè)計要求中,除要達到高推重比(10)和低耗油率外,特別強調(diào)高的可靠性,耐久性和維修性以及低的壽命期費用。例如:平均故障間隔時間大于100EFH*,空中停車率小于0.1/1000EFH,維修工時不大于0.5MMH**/EFH.
該型發(fā)動機主要裝備在臺風戰(zhàn)斗機
采用的新技術(shù)主要有:損傷容限和高效率的寬弦葉片、三維有粘的葉輪機設(shè)計方法、整體葉盤結(jié)構(gòu)的風扇和壓氣機、單晶氣冷渦輪葉片、粉末冶金渦輪盤、刷式封嚴和具有故障診斷和狀態(tài)監(jiān)控能力的FADEC.在開始執(zhí)行EJ200研制計劃之前英國羅·羅公司專門研制了XG-40驗證機,以便在實際發(fā)動機環(huán)境下驗證新的設(shè)計技術(shù)。為EJ200打下技術(shù)基礎(chǔ)。
除歐洲戰(zhàn)斗機EF2000外,EJ200發(fā)動機其他可能的用途有:垂直/短距起落歐洲戰(zhàn)斗機2000、"狂風"戰(zhàn)斗機改裝、F/A-18、意大利馬基航空公司與巴西航空工業(yè)公司合作研制的AMX、"陣風"、巴基斯坦的F-7和印度的LCA戰(zhàn)斗機
第八名:M88渦扇發(fā)動機 國家:法國
M88渦扇發(fā)動機進行展示
M88-2發(fā)動機的結(jié)構(gòu)為風扇3級,第一級帶凸肩。高壓壓氣機6級,采用三維設(shè)計技術(shù),前3排整流葉片可調(diào),在第4和第5級之間設(shè)引氣口,高級負荷。相比基于類似核心設(shè)計的F404發(fā)動機,M88-2少一級高壓壓氣機,其總壓比為24.5,F404則為26,同樣改進自F404的RM12也達到了27.5.由此可以看出,因為M88-2少一級高壓壓氣機給總壓比帶來了不利影響,不過級數(shù)減少也能部分減輕結(jié)構(gòu)重量和幾何長度,適當縮小載機的發(fā)動機艙輪廓。
M88-2風扇壓大約在4以內(nèi),高于F404的3.641;而高壓壓氣機壓比則為6.125,低于F404的7.14.級壓比方面,M88-2為1.35,只略高于F404的1.324,更加低于RMl2.考慮到M88與F404的高壓段有很大的繼承性,兩者性能參數(shù)上的差異表明法國在壓氣機設(shè)計上仍然有所不足。
相比之下,F(xiàn)414發(fā)動機采用3級風扇、7級高壓,達到30以上的總壓比。EJ200發(fā)動機的總壓比為26,雖然不算太高,但只用了3級風扇、5級高壓結(jié)構(gòu),比同樣總壓比的F404減少了2級。
燃燒室采用了低污染的雙環(huán)腔帶多孔氣膜冷卻結(jié)構(gòu),與通用動力公司同系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與特點類似。目前,蘇霍伊SSJl00支線客機已確定以M88核心機為基礎(chǔ),發(fā)展SAM-146大涵道中等推力發(fā)動機。M88-2燃燒室上構(gòu)造的特點,顯示了它身上有著無可否認的F101發(fā)動機血統(tǒng)。
M88發(fā)動機已裝備陣風戰(zhàn)斗機
渦輪部分高低壓渦輪均為單級結(jié)構(gòu),都使用氣膜冷卻,高壓渦輪葉片具備主動間隙控制,葉片材料使用AMl單晶合金。由于采用了高溫高負荷設(shè)計,其渦輪進口溫度高達1850K.
渦輪盤采用粉末冶金制造工藝,輪盤材料試驗型為Astroloy粉末冶金,生產(chǎn)型為N18合金。加力燃燒室為整體式,由中心單圈環(huán)形穩(wěn)定器和9根徑向火焰穩(wěn)定器組成。尾噴管為引射式,喉部面積和引射噴口面積均可調(diào),噴口調(diào)節(jié)片用碳化硅基陶瓷材料制造。發(fā)動機采用雙余度全權(quán)限數(shù)字化發(fā)動機控制系統(tǒng)(FADEC),可在3秒內(nèi)從怠速加速到全加力狀態(tài),在飛行包線范圍內(nèi)無顧慮操作。外涵機匣則采用樹脂基復(fù)合材料PMR-15制造。
全機分為21個模塊設(shè)計,每個模塊都能由簡單工具拆裝更換,達到減少備件數(shù)量、快速更換、簡化維修程序和時間的目的,整機拆卸及維修總共只需4小時。
第九名:WS-13渦扇發(fā)動機 國家:中國
WS-13渦扇發(fā)動機
俄方負責培訓(xùn)技術(shù)人員和部分工人,培訓(xùn)完一批工人連設(shè)備一起運回,安裝調(diào)試進行生產(chǎn),合理安排各部件生產(chǎn)進度,交叉并行進行。 由中俄雙方在 RD-33 的設(shè)計基礎(chǔ)上,對局部結(jié)構(gòu)設(shè)計進行改良,命名為天山 -21,后請空軍司令員馬曉天中將命名為"泰山" .引進了改良后的 RD-33 的大部分生產(chǎn)工藝設(shè)備對一條 WP-13 生產(chǎn)線進行技術(shù)改造
WS13 是在 RD33 的基礎(chǔ)上結(jié)合推比八的中推的技術(shù)而研制的小涵道比加力型渦扇。
三級軸流式寬弦實心鈦合金的風扇葉片,經(jīng)兩極電化學(xué)處理的整體葉盤結(jié)構(gòu),風扇前有計算機控制的可變彎度導(dǎo)流葉片,擴大風扇穩(wěn)定工作范圍。8 級軸流式高壓壓氣機 ( 前三級為可調(diào)導(dǎo)流葉片 ) 單級低壓渦輪采用空心氣冷轉(zhuǎn)子葉片,單級高壓渦輪為單晶渦輪葉片和導(dǎo)向器葉片,環(huán)形燃燒室,有葉尖間隙控制的 空氣熱交換器,綜合數(shù)字式全權(quán)限控制系統(tǒng)。
齒輪箱和附件位于發(fā)動機的下方,具有性能先進的微型渦輪輔助動力裝置,大部分零部件可以利用RD-33的,部分只需略加改良,小部分是新研制的外廓尺寸相近。引進了改良后的 RD-33 的大部分生產(chǎn)工藝設(shè)備對一條 WP-13 生產(chǎn)線進行技術(shù)改造。
WS13A :大涵道比非加力型渦扇,涵道比 2.0 ,推力 10KN ,油耗 0.62 ,總壓比 23 ,渦輪溫度 1800K ,推重比14 ,大修間隔 800H ,壽命 2400H ,預(yù)計 2006 年開始批量生產(chǎn),列裝機型: 中客 ARJ21 、中運。
WS-13渦扇發(fā)動機已裝備到梟龍戰(zhàn)機
WS13 泰山:用于 FC - 1 " 梟龍 " 、 FBC - 1 "飛豹" 后期動力。 WS13 是在 RD33 的基礎(chǔ)上結(jié)合推比八的中推的技術(shù)而研制的, 長 4.14 米,最大外直徑 1.02 米交付使用質(zhì)量 1135 千克,發(fā)動機 加力推力 86.37 千克。
改型發(fā)動機加力耗油率為 2.02 ,不加力推力為 56.75KN ,不加力耗油率為 0.73 ,巡航推力 51.2KN ,巡航耗油率 0.65 ,進氣量 80kg/s ,涵道比 0.57 總壓比 23 ,大修間隔 810H ,渦輪進氣口溫度 1650K ,壽命 2100H ,推重比 7.8 .預(yù)計2012年開始批量生產(chǎn)。
第十名:RD-93渦扇發(fā)動機 國家:俄羅斯
RD93發(fā)動機
RD-93型發(fā)動機是用于米格-29戰(zhàn)機的RD-33渦扇發(fā)動機的改進型,由俄羅斯圣彼得堡克里莫夫公司研發(fā),莫斯科切爾內(nèi)舍夫機械制造廠正在量產(chǎn)。 RD-93發(fā)動機的推力較大,最大推力49.4千牛,加力81.4千牛,可使飛機在16500米的高度維持每小時2000公里的速度。
RD-33是第一種量產(chǎn)型發(fā)動機,使用于MiG-29和MiG-29UB雙座教練型上。第一具于1976年開始出廠遞交飛機公司。第一代RD-33的翻修間隔(Time Between Overhall,TBO)為300小時,第二代之后提高至1600小時,第三代將可以達到2000小時。
殲31目前裝備的發(fā)動機就是RD93發(fā)動機
RD-33改良型,提升渦輪前的燃燒溫度,同時也提高推力輸出。使用在MiG-29K與MiG-29M上。
RD-93(俄文為PД-93)加力式渦輪風扇發(fā)動機是在RD-33(俄文為PД-33)的基礎(chǔ)上,為適應(yīng)飛機設(shè)計的需要,將上置的附件機匣改為置于發(fā)動機下部的改進型,發(fā)動機中各部件的結(jié)構(gòu)(除適應(yīng)附件機匣位置改動而帶來的中傳動裝置中從動錐齒位置有變動外)兩型完全一樣。
關(guān)于《飛機發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)》的介紹到此就結(jié)束了。