軍事大觀 | 戰(zhàn)機心臟 - 航空發(fā)動機

人類第一個推重比達(dá)到10的工業(yè)怪物 F119

渦輪風(fēng)扇發(fā)動機體現(xiàn)了一個國家機械工業(yè)的最高水平一汽,被譽為是機械工業(yè)“皇冠上的明珠”避消,其技術(shù)難度高、研發(fā)周期長召夹、資金投入大岩喷,是高壁壘的尖端技術(shù)行業(yè),一直以來被歐美國家所引領(lǐng)监憎,并實施嚴(yán)格的保密政策纱意。我國在發(fā)動機領(lǐng)域與國際先進(jìn)水平差距較大,而且該行業(yè)沒有捷徑鲸阔,只能通過長期偷霉、踏實的探索和積累,才能實現(xiàn)從量變到質(zhì)變的過程褐筛。

國際著名廠商及發(fā)動機

型號 制作商 明星機型
- 戰(zhàn)斗機發(fā)動機 -
F135 美國普拉特·惠特尼 F-35
F119 英國勞斯萊斯 F-22
F117 英國勞斯萊斯 C-17
F108 美國通用電氣 B-2A
F414 美國通用電氣 F-18/FCA/T-50
F100 美國普拉特·惠特尼 F-15/F-14
EJ200 歐洲四國聯(lián)合研制 臺風(fēng)
M88 法國國營航空發(fā)動機 陣風(fēng)
RM12 美國通用電氣 鷹獅
129 俄羅斯 T-50
AL-41 俄羅斯 米格-1.44
AL-35 俄羅斯留里卡 蘇-35
AL-31 俄羅斯留里卡 蘇-27/殲-10/殲-11
AL-222-25 烏克蘭馬達(dá)西奇 L-15教練機/雅克-130
RD-93 俄羅斯克里莫夫 FC-1
RD-33 俄羅斯克里莫夫 米格-29/米格-35
- 大飛機發(fā)動機 -
GE90 美國通用電氣 波音777
CFM56 美國通用電氣 波音737
CF6 美國通用電氣 空客A300/310/330 波音767 C-2
TF39 美國通用電氣 C-5
RB211 英國勞斯萊斯 波音747/波音757
Trent XWB 英國勞斯萊斯 空客A350
Trent 1000 英國勞斯萊斯 波音787
Trent 900 英國勞斯萊斯 空客A380
Trent 895 英國勞斯萊斯 波音777
Trent 500/700 英國勞斯萊斯 空客A330/340
PW4090 美國普拉特·惠特尼 波音777
D-30 俄羅斯索洛維耶夫 伊爾-76/運20原型機/轟-6K/安-225
D-18 俄羅斯索洛維耶夫 安-124
HK-32 俄羅斯庫茲涅佐夫 圖-160
LEAP-X1C 美國通用電氣 C919
- 直升機發(fā)動機 -
T700 美國通用電氣 阿帕奇直升機
T406 英國勞斯萊斯 魚鷹直升機
RTM332 英國勞斯萊斯 AW101
TB3 俄羅斯克里莫夫 卡-52
TV3 俄羅斯克里莫夫 卡-31
PT6C 美國普拉特·惠特尼 武直-10
- 無人機發(fā)動機 -
AE3007 英國勞斯萊斯 全球鷹無人機
TD0 天津大學(xué) 彩虹5

通用 羅羅 普惠發(fā)動機的特

中國發(fā)動機

殲-20裝上中國心
型號 代號 明星機型
WS-20 - 運-20
WS-18 仿制D-30 轟-6K/伊爾-76
WS-13 仿制RD-33 梟龍/飛豹6
WS-15 峨眉 殲-20
WS-10 太行 殲10/殲11/殲15/殲16
WS-9 秦嶺 飛豹
CJ-1000A 長江 C919
WZ-16 - 直-15
WZ-10 - 直-20
WZ-9 - 武直-10
TD0 輕型航空發(fā)動機 彩虹5

渦扇發(fā)動機代的劃分
  通常倘核,燃?xì)廨啓C是按照主要性能斷代的泣侮,如單位重量,也就是發(fā)動機重量與推力的比值紧唱。AL-31F的這個指標(biāo)大概為0.12活尊。五代機的指標(biāo)為0.1,也就是1公斤發(fā)動機能夠產(chǎn)生10公斤的推力漏益。第一代發(fā)動機產(chǎn)生的推力剛剛超過自身的重量蛹锰,1公斤重量產(chǎn)生1.5公斤的推力。五代機燃?xì)鉁囟葢?yīng)該在2000K以上遭庶。此外宁仔,從經(jīng)濟(jì)角度看,更為重要的是更低的生命周期成本峦睡。發(fā)動機的價格應(yīng)該很便宜翎苫。更優(yōu)秀單位性能的發(fā)動機應(yīng)該比前一代便宜权埠。四代飛機蘇27的運行成本大概1萬美元/小時,五代機的這個指標(biāo)必須減少到1500美元/小時煎谍。方案應(yīng)該達(dá)到推力攘蔽、結(jié)構(gòu)和雷達(dá)隱身的指標(biāo)。還有一個指標(biāo)非常重要呐粘,發(fā)動機要能賣得出去满俗。

  • 第一代渦扇發(fā)動機出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代,以英國的康維發(fā)動機作岖、美國的JT3D發(fā)動機為代表唆垃,推重比在2左右;
  • 第二代渦扇發(fā)動機出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代痘儡,以英國的斯貝MK202和美國的TF30發(fā)動機為代表辕万,推重比在5左右。
  • 第三代渦扇發(fā)動機出現(xiàn)在20世紀(jì)70~80年代沉删,以美國的F100渐尿、F110、F404矾瑰,歐洲的RBl99砖茸,蘇聯(lián)的RD-33和AL-31F發(fā)動機為代表,推重比在8左右殴穴。其中美國的F100裝備了F-15戰(zhàn)斗機凉夯,F(xiàn)110裝備了F-16戰(zhàn)斗機,F(xiàn)404裝備了F-18戰(zhàn)斗機推正,RBl99裝備了“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機恍涂,蘇聯(lián)的RD---33裝備了米格29戰(zhàn)斗機宝惰,AL-31F裝備了蘇-27戰(zhàn)斗機植榕。
  • 第四代渦扇發(fā)動機是以20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的美國的F119和歐洲的EJ200發(fā)動機為代表,推重比在10以上尼夺,其中F119裝備了F-22戰(zhàn)斗機尊残,EJ200裝備了“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機。
  • 第五代渦扇發(fā)動機到了21世紀(jì)初出現(xiàn)淤堵,以美國的F135發(fā)動機和英寝衫、美聯(lián)合研制的F136發(fā)動機為代表,推重比為12~13拐邪,其中F135發(fā)動機裝備在F-35 戰(zhàn)斗機上慰毅。2010年以后,依靠其強大的技術(shù)研發(fā)能力扎阶,美國已經(jīng)開展第六代渦扇發(fā)動機的研發(fā)汹胃,預(yù)計推重比將達(dá)到15以上婶芭,目前已取得了階段性成果。第五代航空發(fā)動機不僅要保證飛機很大的起飛推力和高度的靈活性着饥,還有超音速巡航∠現(xiàn)代蘇和米格系列飛機使用的發(fā)動機,僅在瞬時接通加力宰掉,油耗大量增加呵哨,發(fā)動機磨損增大的時候,才有可能達(dá)到這一點轨奄。

涵道比 即是旁通比孟害,是渦扇發(fā)動機外涵道與內(nèi)涵道空氣流量的比值。內(nèi)涵道的空氣進(jìn)入燃燒室與燃料混合挪拟,燃燒做功纹坐,外涵道的空氣不進(jìn)入燃燒室,而是與內(nèi)涵道流出的燃?xì)庀嗷旌虾笈懦鑫璐浴M夂赖目諝庵煌ㄟ^風(fēng)扇耘子,流速較慢,且是低溫球切,內(nèi)涵道排出的是高溫燃?xì)夤仁模瑑煞N氣體混合后降低了噴嘴平均流速與溫度,較低的流速帶來了較高的推進(jìn)效率和較低的噪聲吨凑,而根據(jù)熱機原理捍歪,較低的溫度能帶來較高的熱力學(xué)效率。兩種因素共同作用鸵钝,使渦扇發(fā)動機在相同油耗的情況下能獲得比渦噴發(fā)動機更大的推力糙臼。
  高涵道比渦扇發(fā)動機,大部分動力來自由風(fēng)扇加速的外涵道空氣恩商。這種發(fā)動機往往外涵道較短变逃,內(nèi)涵道的尾氣不與外涵道混合,而由噴嘴單獨排出怠堪。高涵道比渦扇發(fā)動機在亞音速時有非常好的能效揽乱,通常用于客機、運輸機和戰(zhàn)略轟炸機粟矿。
  低涵道比渦扇發(fā)動機凰棉,大部分動力來自驅(qū)動核心機的內(nèi)涵道尾氣。這種發(fā)動機通常采用混合噴嘴陌粹,即內(nèi)涵道尾氣在與外涵道氣流混合后再排出撒犀。混合噴嘴可以變形以調(diào)整推力的大小甚至方向,而高溫的尾氣經(jīng)外涵道氣流降溫后或舞,也有利于降低發(fā)動機的紅外特征隧膏。低涵道比渦扇發(fā)動機通常安裝有加力燃燒室,可以以高油耗為代價嚷那,產(chǎn)生更大的推力胞枕。低涵道比渦扇發(fā)動機可以用于超音速飛行,通常用于戰(zhàn)斗機魏宽。

普拉特·惠特尼(Pratt & Whitney) 簡稱普·惠腐泻,英文簡寫PW,是世界知名的軍用渦槳/渦扇發(fā)動機制造商队询、直升機用渦輪軸發(fā)動機及民航制造商派桩,其生產(chǎn)的發(fā)動機以軍用為主,例如F-15蚌斩、F-16的標(biāo)配動力之一F100就是PW的铆惑。F119-PW-100也是人類歷史上第一型推重比超過10的航空動力系統(tǒng)。由于兩家競爭公司對飛機的要求不同送膳,從而要求普·惠公司研制2種略有不同的F-119改進(jìn)型以滿足每個競爭者各自的需要员魏。波音型F-119發(fā)動機的代號是JSF/119-SE614,洛克希德·馬丁型的代號是JSF/F119-SE611叠聋。

Trent 是一條河的名字撕阎,其實羅爾斯-羅伊斯公司的發(fā)動機系列基本上都是用河流命名。你如果想從北京去巴黎碌补,乘坐空客A380和開汽車所用的燃油量基本相同虏束。可是A380卻快多了厦章。

峨眉發(fā)動機 據(jù)外國媒體推測镇匀,峨眉這種大涵道比渦扇發(fā)動機已經(jīng)進(jìn)入飛行試飛階段,將在未來5至7年內(nèi)投入使用袜啃。至此汗侵,我國成為繼美、英囊骤、法晃择、俄之后第五個能夠獨立研制大涵道比高性能渦扇發(fā)動機的國家冀值,該型發(fā)動機不僅填補了我國航空發(fā)動機領(lǐng)域的一項重要空白也物,更是作為我國航空發(fā)動機發(fā)展道路上具有里程碑意義的一件大事,可以說列疗,邁過這道坎滑蚯,中國航空發(fā)動機將正式進(jìn)入發(fā)展的“快車道”,就像突破那層“窗戶紙”,一系列先進(jìn)技術(shù)將被接連攻克告材。

渦扇 VS 渦噴 原理對比圖
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