【簡(jiǎn)介:】航空發(fā)動(dòng)機(jī)可以說是一個(gè)國(guó)家科技水平的縮影,是個(gè)很龐大的系統(tǒng)工程,涉及的領(lǐng)域很廣,物理、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、制造、工藝、材料。。。甚至于軟件,缺一不可,并且某一環(huán)出現(xiàn)短板都會(huì)影響航
航空發(fā)動(dòng)機(jī)可以說是一個(gè)國(guó)家科技水平的縮影,是個(gè)很龐大的系統(tǒng)工程,涉及的領(lǐng)域很廣,物理、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、制造、工藝、材料。。。甚至于軟件,缺一不可,并且某一環(huán)出現(xiàn)短板都會(huì)影響航發(fā)最終的整體性能。換種角度看,一款航發(fā)要達(dá)到世界先進(jìn)行列(能排上號(hào)),意味著這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)零部件都必須是世界領(lǐng)先的水平,國(guó)家不僅是造一座先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠那么簡(jiǎn)單,而是需要幾百個(gè)先進(jìn)的零部件供應(yīng)廠家,牽一發(fā)動(dòng)全身。航發(fā)不僅需要時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的積累,還要有超乎想象的金錢投入,中國(guó)雖然有錢,但要一下投入那么多還是吃不消的,當(dāng)然不僅是錢,也是方方面面的問題。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)堪稱現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”,只有能夠獨(dú)立制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家,才是真正的工業(yè)大國(guó),那航空發(fā)動(dòng)機(jī)到底有多難呢?舉個(gè)例子,若F-22發(fā)動(dòng)機(jī)圖紙公開,全球僅1國(guó)看后能制造,這個(gè)國(guó)家就是英國(guó)。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展史
活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期早期液冷發(fā)動(dòng)機(jī)居主導(dǎo)地位。19世紀(jì)末,在內(nèi)燃機(jī)開始用于汽車的同時(shí),人們即聯(lián)想到把內(nèi)燃機(jī)用到飛機(jī)上去作為飛機(jī)飛行的動(dòng)力源,并著手這方面的試驗(yàn)。1903年,美國(guó)萊特兄弟把一臺(tái)4缸、水平直列式水冷發(fā)動(dòng)機(jī)改裝之后,成功地用到他們的飛行者一號(hào)飛機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)只發(fā)出8.95 kW的功率,重量卻有81 kg,功重比為0.11kW/daN。發(fā)動(dòng)機(jī)通過兩根自行車上那樣的鏈條,帶動(dòng)兩個(gè)直徑為2.6m的木制螺旋槳。首次飛行的留空時(shí)間只有12s,飛行距離為36.6m。但它是人類歷史上第一次有動(dòng)力、載人、持續(xù)、穩(wěn)定、可操作的重于空氣飛行器的成功飛行。在飛機(jī)用于戰(zhàn)爭(zhēng)目的的推動(dòng)下,航空特別是在歐洲開始蓬勃發(fā)展,法國(guó)在當(dāng)時(shí)處于領(lǐng)先地位。美國(guó)雖然發(fā)明了動(dòng)力飛機(jī)并且制造了第一架軍用飛機(jī),但在參戰(zhàn)時(shí)連一架可用的新式飛機(jī)都沒有。在前線的美國(guó)航空中隊(duì)的6287架飛機(jī)中有4791架是法國(guó)飛機(jī),如裝備伊斯潘諾-西扎V型液冷發(fā)動(dòng)機(jī)的斯佩德戰(zhàn)斗機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的功率已達(dá)130~220kW, 推重比為0.7kW/daN左右。飛機(jī)速度超過200km/h,升限6650m。當(dāng)時(shí),飛機(jī)的飛行速度還比較小,氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻困難。為了冷卻,發(fā)動(dòng)機(jī)裸露在外,阻力又較大。因此,大多數(shù)飛機(jī)特別是戰(zhàn)斗機(jī)采用的是液冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。期間,1908年由法國(guó)塞甘兄弟發(fā)明旋轉(zhuǎn)汽缸氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)曾風(fēng)行一時(shí)。這種曲軸固定而汽缸旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)終因功率的增大受到限制,在固定汽缸的氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻問題解決之后退出了歷史舞臺(tái)。在兩次世界大戰(zhàn)之間,在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域出現(xiàn)幾項(xiàng)重要的發(fā)明:發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩既減小了飛機(jī)阻力,又解決了氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻困難問題,甚至可以的設(shè)計(jì)兩排或四排汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī),為增加功率創(chuàng)造了條件;廢氣渦輪增壓器提高了高空條件下的進(jìn)氣壓力,改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的高空性能;變距螺旋槳可增加螺旋槳的效率和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出;內(nèi)充金屬鈉的冷卻排氣門解決了排氣門的過熱問題;向汽缸內(nèi)噴水和甲醇的混合液可在短時(shí)內(nèi)增加功率三分之一;高辛烷值燃料提高了燃油的抗爆性,使汽缸內(nèi)燃燒前壓力由2~3逐步增加到5~6,甚至8~9,既提高了升功率,又降低了耗油率。從20世紀(jì)20年代中期開始,氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速,但液冷發(fā)動(dòng)機(jī)仍有一席之地在此期間,在整流罩解決了阻力和冷卻問題后,氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)由于有剛性大,重量輕,可靠性、維修性和生存性好,功率增長(zhǎng)潛力大等優(yōu)點(diǎn)而得到迅速發(fā)展,并開始在大型轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和對(duì)地攻擊機(jī)上取代液冷發(fā)動(dòng)機(jī)。在20世紀(jì)20年代中期,美國(guó)萊特公司和普?惠公司先后發(fā)展出單排的旋風(fēng)和颶風(fēng)以及黃蜂和大黃蜂發(fā)動(dòng)機(jī),最大功率超過400kW,功重比超過1kW/daN。到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時(shí),由于雙排氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功,發(fā)動(dòng)機(jī)功率已提高到600~820kW。此時(shí),螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度已超過500km/h,飛行高度達(dá)10000m。在第二次世紀(jì)大戰(zhàn)期間,氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)向大功率方向發(fā)展。其中比較著名的有普?惠公司的雙排雙黃蜂((R-2800)和四排巨黃蜂(R-4360)。前者在1939年7月1日定型,開始時(shí)功率為1230kW, 共發(fā)展出5個(gè)系列幾十個(gè)改型,最后功率達(dá)到2088kW,用于大量的軍民用飛機(jī)和直升機(jī)。單單為P-47戰(zhàn)斗機(jī)就生產(chǎn)了24000臺(tái)R-2800發(fā)動(dòng)機(jī),其中P-47 J的最大速度達(dá)805km/h。雖然有爭(zhēng)議,但據(jù)說這是第二次世界大戰(zhàn)中飛得最快的戰(zhàn)斗機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在航空史上占有特殊的地位。在航空博物館或航空展覽會(huì)上,R-2800總是放置在中央位置。甚至有的航空史書上說,如果沒有R-2800發(fā)動(dòng)機(jī),在第二次世界大戰(zhàn)中盟國(guó)的取勝要困難得多。后者有四排28個(gè)汽缸,排量為71.5L,功率為2200~3000kW, 是世界上功率最大的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),用于一些大型轟炸機(jī)和運(yùn)輸機(jī)。1941年,圍繞六臺(tái)R-4360發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的B-36轟炸機(jī)是少數(shù)推進(jìn)式飛機(jī)之一,但未投入使用。萊特公司的R-2600和R-3350發(fā)動(dòng)機(jī)也是很有名的雙排氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)。前者在1939推出,功率為1120kW,用于第一架載買票旅客飛越大西洋的波音公司快帆314型四發(fā)水上飛機(jī)以及一些較小的魚雷機(jī)、轟炸機(jī)和攻擊機(jī)。后者在1941年投入使用,開始時(shí)功率為2088kW,主要用于著名的B-29空中堡壘戰(zhàn)略轟炸機(jī)。R-3350在戰(zhàn)后發(fā)展出一種重要改型--渦輪組合發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)三個(gè)沿周向均布的廢氣渦輪,每個(gè)渦輪在最大狀態(tài)下可發(fā)出150kW的功率。這樣,R-3350的功率提高到2535kW,耗油率低達(dá)0.23kg/(kW?h)。1946年9月,裝兩臺(tái)R-3350渦輪組合發(fā)動(dòng)機(jī)的P2V1海王星飛機(jī)創(chuàng)造了18090km的空中不加油的飛行距離世界紀(jì)錄。液冷發(fā)動(dòng)機(jī)與氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)之間的競(jìng)爭(zhēng)在第二次世界大戰(zhàn)中仍在繼續(xù)。液冷發(fā)動(dòng)機(jī)雖然有許多缺點(diǎn),但它的迎風(fēng)面積小,對(duì)高速戰(zhàn)斗機(jī)特別有利。而且,戰(zhàn)斗機(jī)的飛行高度高,受地面火力的威脅小,液冷發(fā)動(dòng)機(jī)易損的弱點(diǎn)不突出。所以,它在許多戰(zhàn)斗機(jī)上得到應(yīng)用。例如,美國(guó)在這次大戰(zhàn)中生產(chǎn)量最大的5種戰(zhàn)斗機(jī)中有4種采用液冷發(fā)動(dòng)機(jī)。其中,值得一提的是英國(guó)羅-羅公司的梅林發(fā)動(dòng)機(jī)。它在1935年11月在颶風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)上首次飛行時(shí),功率達(dá)到708kW;1936年在噴火戰(zhàn)斗機(jī)上飛行時(shí),功率提高到783kW。這兩種飛機(jī)都是第二次世界大戰(zhàn)期間有名的戰(zhàn)斗機(jī),速度分別達(dá)到624km/h和750km/h。梅林發(fā)動(dòng)機(jī)的功率在戰(zhàn)爭(zhēng)末期達(dá)到1238kW,甚至創(chuàng)造過1491kW的紀(jì)錄。美國(guó)派克公司按專利生產(chǎn)了梅林發(fā)動(dòng)機(jī),用于改裝P-51野馬戰(zhàn)斗機(jī),使一種平常的飛機(jī)變成戰(zhàn)時(shí)最優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機(jī)。野馬戰(zhàn)斗機(jī)采用一種不常見的五葉螺旋槳,安裝梅林發(fā)動(dòng)機(jī)后,最大速度達(dá)到760km/h,飛行高度為15000m。除具有當(dāng)時(shí)最快的速度外,野馬戰(zhàn)斗機(jī)的另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是有驚人的遠(yuǎn)航能力,它可以把盟軍的轟炸機(jī)一直護(hù)送到柏林。到戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束時(shí),野馬戰(zhàn)斗機(jī)在空戰(zhàn)中共擊落敵機(jī)4950架,居歐洲戰(zhàn)場(chǎng)的首位。而在遠(yuǎn)東和太平洋戰(zhàn)場(chǎng)上,則是由于裝備了氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的F6F地獄貓戰(zhàn)斗機(jī)的參戰(zhàn),才結(jié)束了日本零式戰(zhàn)斗機(jī)的霸主地位。航空史學(xué)界把野馬飛機(jī)看作螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的頂峰之作。在第二次世界大戰(zhàn)開始之后和戰(zhàn)后的最主要的技術(shù)進(jìn)展有直接注油、渦輪組合發(fā)動(dòng)機(jī)和低壓點(diǎn)火。在兩次世界大戰(zhàn)的推動(dòng)下,發(fā)動(dòng)機(jī)的性能提高很快,單機(jī)功率從不到10 kW增加到2500 kW左右,功率重量比從0.11 kW/daN 提高到1.5 kW/daN左右,升功率從每升排量幾千瓦增加到四五十千瓦,耗油率從約0.50 kg/(kW?h)降低到0.23~0.27 kg/(kW?h)。翻修壽命從幾十小時(shí)延長(zhǎng)到2000~3000h。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時(shí),活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟,以它為動(dòng)力的螺旋槳飛機(jī)的飛行速度從16km/h提高到近800 km/h,飛行高度達(dá)到15000 m。可以說,活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)達(dá)到其發(fā)展的頂峰。噴氣時(shí)代的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,由于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明而開創(chuàng)了噴氣時(shí)代,活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)逐步退出主要航空領(lǐng)域,但功率小于370 kW的水平對(duì)缸活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)仍廣泛應(yīng)用在輕型低速飛機(jī)和直升機(jī)上,如行政機(jī)、農(nóng)林機(jī)、勘探機(jī)、體育運(yùn)動(dòng)機(jī)、私人飛機(jī)和各種無人機(jī),旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在無人機(jī)上嶄露頭角,而且美國(guó)NASA還正在發(fā)展用航空煤油的新型二沖程柴油機(jī)供下一代小型通用飛機(jī)使用。美國(guó)NASA已經(jīng)實(shí)施了一項(xiàng)通用航空推進(jìn)計(jì)劃,為未來安全舒適、操作簡(jiǎn)便和價(jià)格低廉的通用輕型飛機(jī)提供動(dòng)力技術(shù)。這種輕型飛機(jī)大致是4~6座的,飛行速度在365 km/h左右。一個(gè)方案是用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),用它的飛機(jī)稍大,有6個(gè)座位,速度偏高。另一個(gè)方案是用狄塞爾循環(huán)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),用它的飛機(jī)有4個(gè)座位,速度偏低。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求為: 功率為150 kW; 耗油率0.22 kg/(kW?h); 滿足未來的排放要求; 制造和維修成本降低一半。到2000年,該計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)行了500h以上的發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn),功率達(dá)到130 kW,耗油率0.23 kg/(kW?h)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期第二個(gè)時(shí)期從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至今。60年來,航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)取代了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),開創(chuàng)了噴氣時(shí)代,居航空動(dòng)力的主導(dǎo)地位。在技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下(見表1),渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)在不同時(shí)期在不同的飛行領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著各自的作用,使航空器性能跨上一個(gè)又一個(gè)新的臺(tái)階。渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)英國(guó)的惠特爾和德國(guó)的奧海因分別在1937年7月14日和1937年9月研制成功離心式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)WU和HeS3B。前者推力為530daN,但1941年5月15日首次試飛的格羅斯特公司E28/39飛機(jī)裝的是其改進(jìn)型W1B,推力為540daN,推重比2.20。后者推力為490daN,推重比1.38,于1939年8月27日率先裝在亨克爾公司的He-178飛機(jī)上試飛成功。這是世界上第一架試飛成功的噴氣式飛機(jī),開創(chuàng)了噴氣推進(jìn)新時(shí)代和航空事業(yè)的新紀(jì)元。世界上第一臺(tái)實(shí)用的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)的尤莫-004,1940年10月開始臺(tái)架試車,1941年12月推力達(dá)到980daN,1942年7月18日裝在梅塞施米特Me-262飛機(jī)上試飛成功。自1944年9月至1945年5月,Me-262共擊落盟軍飛機(jī)613架,自己損失200架(包括非戰(zhàn)斗損失)。英國(guó)的第一種實(shí)用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是1943年4月羅?羅公司推出的威蘭德,推力為755daN,推重比2.0。該發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)年投入生產(chǎn)后即裝備流星戰(zhàn)斗機(jī),于1944年5月交給英國(guó)空軍使用。該機(jī)曾在英吉利海峽上空成功地?cái)r截了德國(guó)的V-1導(dǎo)彈。戰(zhàn)后,美、蘇、法通過買專利,或借助從德國(guó)取得的資料和人員,陸續(xù)發(fā)展了本國(guó)第一代渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。其中,美國(guó)通用電氣公司的J47軸流式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和蘇聯(lián)克里莫夫設(shè)計(jì)局的RD-45離心式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的推力都在2650daN左右,推重比為2~3,它們分別在1949年和1948年裝在F-86和米格-15戰(zhàn)斗機(jī)上服役。這兩種飛機(jī)在朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)期間展開了你死我活的空戰(zhàn)。 20世紀(jì)50年代初,加力燃燒室的采用使發(fā)動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)能夠大幅度提高推力,為飛機(jī)突破聲障提供足夠的推力。典型的發(fā)動(dòng)機(jī)有美國(guó)的J57和蘇聯(lián)的RD-9B,它們的加力推力分別為7000daN和3250daN,推重比各為3.5和4.5。它們分別裝在超聲速的單發(fā)F-100和雙發(fā)米格-19戰(zhàn)斗機(jī)上。在50年代末和60年代初,各國(guó)研制了適合M2以上飛機(jī)的一批渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),如J79、J75、埃汶、奧林帕斯、阿塔9C、R-11和R-13,推重比已達(dá)5~6。在60年代中期還發(fā)展出用于M3一級(jí)飛機(jī)的J58和R-31渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。到70年代初,用于協(xié)和超聲速客機(jī)的奧林帕斯593渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)定型,最大推力達(dá)到17000daN。從此再?zèng)]有重要的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)問世。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展源于第二次世界大戰(zhàn)。世界上第一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)戴姆勒-奔馳研制的DB670(或109-007),于1943年4月在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上達(dá)到840千克推力,但因技術(shù)困難及戰(zhàn)爭(zhēng)原因沒能獲得進(jìn)一步發(fā)展。世界上第一種批量生產(chǎn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是1959年定型的英國(guó)康維,推力為5730daN,用于VC-10、DC-8和波音707客機(jī)。涵道比有0.3和0.6兩種,耗油率比同時(shí)期的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)低10%~20%。1960年,美國(guó)在JT3C渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上改型研制成功JT3D渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),推力超過7700daN,涵道比1.4,用于波音707和DC-8客機(jī)以及軍用運(yùn)輸機(jī)。以后,渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)向低涵道比的軍用加力發(fā)動(dòng)機(jī)和高涵道比的民用發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)方向發(fā)展。在低涵道比軍用加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)方面,20世紀(jì)60年代,英、美在民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上研制出斯貝-MK202和TF30,分別用于英國(guó)購(gòu)買的鬼怪F-4M/K戰(zhàn)斗機(jī)和美國(guó)的F111(后又用于F-14戰(zhàn)斗機(jī))。它們的推重比與同時(shí)期的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)差不多,但中間耗油率低,使飛機(jī)航程大大增加。在70~80年代,各國(guó)研制出推重比8一級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),如美國(guó)的F!00、F404、F110,西歐三國(guó)的RB199,前蘇聯(lián)的RD-33和AL-31F。它們裝備在一線的第三代戰(zhàn)斗機(jī),如F-15、F-16、F-18、狂風(fēng)、米格-29和蘇-27。推重比10一級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已研制成功,即將投入服役。它們包括美國(guó)的F-22/F119、西歐的EFA2000/EJ200和法國(guó)的陣風(fēng)/M88。其中,F(xiàn)-22/F119具有第四代戰(zhàn)斗機(jī)代表性特征--超聲速巡航、短距起落、超機(jī)動(dòng)性和隱身能力。超聲速垂直起飛短距著陸的JSF動(dòng)力裝置F136正在研制之中,預(yù)計(jì)將于2010~2012年投入服役。自20世紀(jì)70年代第一代推力在20000daN以上的高涵道比(4~6)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用以來,開創(chuàng)了大型寬體客機(jī)的新時(shí)代。后來,又發(fā)展出推力小于20000daN的不同推力級(jí)的高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),廣泛用于各種干線和支線客機(jī)。10000~15000daN推力級(jí)的CFM56系列已生產(chǎn)13000多臺(tái),并創(chuàng)造了機(jī)上壽命超過30000h的記錄。民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)依然投入使用以來,已使巡航耗油率降低一半,噪聲下降20dB, CO、UHC、NOX分別減少70%、90%、45%。90年代中期裝備波音777投入使用的第二代高涵道比(6~9)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力超過35000daN。其中,通用電氣公司GE90-115B在2003年2月創(chuàng)造了56900daN的發(fā)動(dòng)機(jī)推力世界紀(jì)錄。普?惠公司正在研制新一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)PW8000,這種齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),推力為11 000~16 000daN,涵道比11,耗油率下降9%。渦槳/渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)第一臺(tái)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)為匈牙利于1937年設(shè)計(jì)、1940年試運(yùn)轉(zhuǎn)的 Jendrassik Cs-1。該機(jī)原計(jì)劃用于本國(guó)Varga RMI-1 X/H型雙引擎?zhèn)刹?轟炸機(jī)但該機(jī)項(xiàng)目被取消。1942年,英國(guó)開始研制本國(guó)第一臺(tái)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)羅爾斯-羅伊斯 RB.50 Trent。該機(jī)于1944年6月首次運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)過633小時(shí)試車后于1945年9月20日安裝在一臺(tái)格羅斯特“流星”戰(zhàn)斗機(jī)上,并做了298小時(shí)飛行實(shí)驗(yàn)。以后,英國(guó)、美國(guó)和前蘇聯(lián)陸續(xù)研制出多種渦槳發(fā)動(dòng)機(jī),如達(dá)特、T56、AI-20和AI-24。這些渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率低,起飛推力大,裝備了一些重要的運(yùn)輸機(jī)和轟炸機(jī)。美國(guó)在1956年服役的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)T56/501,裝于C-130運(yùn)輸機(jī)、P3-C偵察機(jī)和E-2C預(yù)警機(jī)。它的功率范圍為2580~4414 kW ,有多個(gè)軍民用系列,已生產(chǎn)了17000多臺(tái),出口到50多個(gè)國(guó)家和地區(qū),是世界上生產(chǎn)數(shù)量最多的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)之一,至今還在生產(chǎn)。前蘇聯(lián)的HK-12M的最達(dá)功率達(dá)11000kW,用于圖-95熊式轟炸機(jī)、安-22軍用運(yùn)輸機(jī)和圖-114民用運(yùn)輸機(jī)。終因螺旋槳在吸收功率、尺寸和飛行速度方面的限制,在大型飛機(jī)上渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)逐步被渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)所取代,但在中小型運(yùn)輸機(jī)和通用飛機(jī)上仍有一席之地。其中加拿大普?惠公司的PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)是典型代表,40年來,這個(gè)功率范圍為350~1100kW的發(fā)動(dòng)機(jī)系列已發(fā)展出30多個(gè)改型,用于144個(gè)國(guó)家的近百種飛機(jī),共生產(chǎn)了30000多臺(tái)。美國(guó)在90年代在T56和T406的基礎(chǔ)上研制出新一代高速支線飛機(jī)用的AE2100是當(dāng)前最先進(jìn)的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī),功率范圍為2983~5966 kW,其起飛耗油率特低,為0.249 kg/(kW?h)。在20世紀(jì)80年代后期,掀起了一陣性能上介于渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)之間的槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)熱。一些著名的發(fā)動(dòng)機(jī)公司都在不同程度上進(jìn)行了預(yù)計(jì)和試驗(yàn),其中通用電氣公司的無涵道風(fēng)扇(UDF)GE36曾進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。從1950年法國(guó)透博梅卡公司研制出206 kW的阿都斯特Ⅰ型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)并裝備美國(guó)的S52-5直升機(jī)上首飛成功以后,渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)在直升機(jī)領(lǐng)域逐步取代活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)而成為最主要的動(dòng)力形式。半個(gè)世紀(jì)以來,渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)已成功低發(fā)展出四代,功重比已從2kW/daN提高到6.8~7.1 kW/daN。第三代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì),80年代投產(chǎn)的產(chǎn)品。主要代表機(jī)型有馬基拉、T700-GE-701A和TV3-117VM,裝備AS322超美洲豹、UH-60A、AH-64A、米-24和卡-52。第四代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是20世紀(jì)80年代末90年代初開始研制的新一代發(fā)動(dòng)機(jī),代表機(jī)型有英、法聯(lián)合研制的RTM322、美國(guó)的T800-LHT-800、德法英聯(lián)合研制的MTR390和俄羅斯的TVD1500,用于NH-90、EH-101、WAH-64、RAH-66科曼奇、PAH-2/HAP/HAC虎和卡-52。世界上最大的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)是烏克蘭的D-136,起飛功率為7500 kW,裝兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的米-26直升機(jī)可運(yùn)載20 t的貨物。以T406渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)V-22突破常規(guī)旋翼機(jī)400 km/h的飛行速度上限,一下子提高到638 km/h。航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)問世以后的60年來在技術(shù)上取得的重大進(jìn)步可用下列數(shù)字表明:服役的戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推重比從2提高到7~9,已經(jīng)定型并即將投入使用的達(dá)9~10。民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推力已超過50000 daN,巡航耗油率從50年代渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)1.0 kg/(daN?h)下降到0.55 kg/(daN?h), 噪聲已下降20dB,CO、UHC和NOx分別下降70%、90%和45%。服役的直升機(jī)用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的功重比從2kW/daN提高到4.6~6.1 kW/daN,已經(jīng)定型并即將投入使用的達(dá)6.8~7.1 kW/daN。發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性和耐久性倍增,軍用發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車率一般為0.2~0.4/1 000發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí),民用發(fā)動(dòng)機(jī)為0.002~0.02/1 000發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí)。戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)定型要求通過4300~6000TAC循環(huán)試驗(yàn),相當(dāng)于平時(shí)使用10多年,熱端零件壽命達(dá)到2 000h;民用發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件壽命,為7000~10000 h,整機(jī)的機(jī)上壽命達(dá)到15000~20 000 h,也相當(dāng)使用10年左右??傊?,航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟,為各種航空器的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn),其中包M3一級(jí)的戰(zhàn)斗/偵察機(jī),具有超聲速巡航、隱身、短距起落和超機(jī)動(dòng)能力的戰(zhàn)斗機(jī)、亞聲速垂直起落戰(zhàn)斗機(jī)、滿足180min 雙發(fā)干線客機(jī)延長(zhǎng)航程(ETOPS)要求的寬體客機(jī)、有效載重大20t的巨型直升機(jī)和速度超過600km/h的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。同時(shí),還為各種航空改型輕型地面燃?xì)廨啓C(jī)打下基礎(chǔ)。