国内外航空发动机简介(秘)

航空发动机原理——国内外航空发动机发展概况授课人：单位：厦门大学航空系*****学年秋季2一．航空发动机研究概况二．国产飞机与配装的发动机三．国外飞机与配装的发动机四．国外发动机相关研究计划主要内容3一．航空发动机研究概况二．国产飞机与配装的发动机三．国外飞机与配装的发动机四．国外发动机相关研究计划主要内容4第三代现役战斗机的发动机•美国：F100系列、F110系列、F404系列；•欧洲：RB199系列、M88系列；•俄罗斯：РД-33、АЛ-31Ф系列主要指标：•推重比：7~8；涡轮前燃气温度：1600K左右；•增压比：20~30；单级压气机增压比：1.3~1.6；•涵道比：0.6~0.8；均采用短环形燃烧室。1.1发达国家的航空发动机5第四代（现役／研制中）发动机•美国：F119、F120（现役）•欧洲：EJ200；法国：M88-2；俄国：АЛ-41Ф。主要性能：•推重比：9~10；•涡轮前燃气温度：1900K左右；•具有超音速巡航能力（M=1.5~1.6）；•具有矢量推力和隐身能力；•零部件减1倍，可靠性高1倍，耐久性高2倍，费用降25~30％。第五代发动机•处在预研中，美国计划2020年前服役。主要指标：•发动机推重比达到：16~20；•零部件更减，可靠性更高，耐久性更长，费用降更低。1.1发达国家的航空发动机6现役和在研发动机•WP-6系列：基本退役•WP-7系列：部分使用中，J-7II•WP-13系列：主力使用中，J-8系列/J-7E/III•WP-14：已定型，少量使用，J-8III•WS-5、WS-6：研制被终止•WS-9：JH-7•FWS-10：已定型，J-11B、J-10主要问题：•工业基础落后；研制经费偏少；•刚刚走完研制的全过程，技术积累太少。2020年以前的发展计划•推重比10一级发动机的研制；•FWS-10、WS-9的发展改型；•推重比12~15一级发动机的预先研制。1.2我国航空发动机现状70123456789101112131415161718192019501960197019801990200020102020推重比IHPTET-II技术目标AП31ФF404F100M53WP13WS9WP7甲P-29WP7WP6P11Ф-300J79PД9БBК-1AVON◆J47RB199F110WSXX昆仑IHPTET-I技术目标◆IHPTET-III技术目标◆◆◆EJ200M88◆◆F119VAATE◆美英■俄罗斯●法国▲中国（10A：7.5）落后25年◆◆◆◆◆1.3国内外航空发动机发展趋势8参数F100PWl00F1OOPw229F110CEl00F11OCEl29F404GE400F404ⅡF404ⅢRB-199AЛ31Ф加力推力(kN)105.86129.40122.68129.071.1796-102100-10775.27122.58加力耗油率Kg/(daN.h)2.0361.051.8662.251.999不加力推力(kN)65.3879.2074.0647.0742.9577.17不加力耗油率(kg/(daN.h)O.694O.7850.8260，65O.785空气流量(kg/s)103.40122.512263.5111.3涵道比O.63O.36O.87O.81O.341.10O.6涡轮前温度(K)16061728165515901665总增压比253230252529.47推重比7.77.787.27.3888.5-99.57.387.12使用时间(年)19741984197919821984飞机型号F15C,F16F15E,F16CF/A-18“狂风”苏-271.4现役主要发动机的性能参数9参数F120M88—1EJ200P2000加力推力(kN)155.784.890.0120.1加力耗油率(kg／(daN·h))2.3051.840不加力推力(kN)111.1954.4060.080.1不加力耗油率(kg／(daN·h))O.620.81推重比lO9.610总增压比2524.525涡轮前温度(K)1950184318031823涵道比O.2O.5O.40.6装备飞机ATF(F23)“阵风”EF2000MIG20001.5推重比10一级发动机性能参数10一．航空发动机研究概况二．国产飞机与配装的发动机三．国外飞机与配装的发动机四．国外发动机相关研究计划主要内容歼-6机身长：14.9米机身高：3.88米翼展：9.2米最大飞行速度：1.45马赫最大起飞重量：10000千克最大飞行高度：17900米武备：330毫米机炮，炸弹，空空导弹；发动机：2台WP-6涡轮发动机乘员：1人国产飞机与配装的发动机中国涡喷6装机对象：歼-6、强-5涡喷6是1958年由黎明发动机制造公司根据前苏联提供的РД-9Б技术资料开始试制的。国产飞机与配装的发动机中国歼-7机身长：14.89米机身高：4.10米翼展：7.15米最大飞行速度：2175千米/小时标准起飞重量：7531千克乘员：1人发动机：1台WP7B涡轮发动机；最大飞行高度:18200米；最大航程：2000km左右武备：2门30毫米机炮，PL-2/-2A/-5B/-7/空空导弹，炸弹，火箭。国产飞机与配装的发动机中国涡喷7涡喷7甲涡轮喷气发动机装机对象：歼-7；歼-8白天型；歼-7Ⅱ；歼-7ⅡH、歼-7L和歼-7出口型涡喷7是黎明发动机制造公司于1963年按前苏联Р11-Ф-300发动机开始仿制的国产飞机与配装的发动机中国歼-8歼-8IIM歼8-II由沈阳飞机制造厂制造机身长：21.59米；机身高：5.41米；翼展：9.34米；最大飞行速度：2马赫；乘员：1人最大起飞重量:17800千克；最大航程：1900km；最大飞行高度：20020米发动机：2台涡喷-13B；武备：1*23毫米双管机炮,PL-2B，PL-7空空导弹,炸弹，3个副油箱。歼-8(J-8)超音速战斗机歼八II战机国产飞机与配装的发动机中国涡喷13装机对象:WP13J-7Ⅲ飞机WP13AⅡJ-8Ⅱ、J-8Ⅱ(02)WP13FJ-7EWP13FIJ-7ⅢA/J-7D黎阳航空发动机公司和贵州航空工业集团第二设计所在总结WP7和WP7乙改进与研制的基础上并参照国外同系列成熟发动机，与成都发动机公司共同研制了WP13发动机。涡喷13AII型发动机国产飞机与配装的发动机中国昆仑发动机(WP14)装机对象:J-8Ⅲ国产飞机与配装的发动机中国JH－7飞豹机身长：22.325米机身高：6.575米翼展：12.705米最大飞行速度：1.7马赫最大起飞重量：28457千克乘员：2人最大飞行高度：15500米作战半径：1650千米发动机：2台WS9涡轮发动机武备：23毫米双管机炮；PL-5空空导弹C-801，C-802对舰导弹，最大载弹量6500千克FBC-1“飞豹”战斗机国产飞机与配装的发动机中国涡扇9(秦岭)WS9涡轮风扇发动机结构装机对象：歼击轰炸机JH7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”(Phantom2)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。国产飞机与配装的发动机中国歼-10中国第一种国产第四代轻型战斗机，为三角机翼，鸭式布局，进气道位于机身下。具有多目标处理能力和对海对地攻击能力。采用纳米技术研制的陶粉涂料具有隐身性。机长：14.57米机高：4.78米翼展：8.78米最大起飞重量：19,277千克发动机：1台AL-31FN涡扇发动机或涡扇-10涡扇发动机最大推力：112.6千牛(AL-31FN)最大过载：7G(持续)/10G(瞬时)最大速度：2.0马赫最大升限：18000米作战半径：1100公里最大航程：2500公里最大起飞重量：19277公斤载弹量：7000公斤歼-10(J-10)轻型空中优势战斗机国产飞机与配装的发动机中国歼-11（俄罗斯:SU－27）机身长：21.935米；机身高：5.932米；翼展：14.7米；发动机:两台LyulkaAL-31F；涡扇发动机最大飞行速度：2.35马赫；最大起飞重量:30000千克；作战半径：1500千米；最大飞行高度：18000米；乘员：2人；武备：一门30毫米GSh-301-1机炮，空空导弹，炸弹，火箭发射器，最多10个外挂。我国从俄罗斯引进的苏-27，国内编号为歼-11，装备有AA-11红外近距格斗导弹、R77和Kh-31反舰导弹，也可装备国产霹雳系列空空导弹。国产飞机与配装的发动机中国AL31－F(AЛ-31Ф)发动机最大加力推力(daN)12258中间推力(daN)7620加力耗油率[kg/(daN·h)]2.00中间状态耗油率[kg/(daN·h)]0.795推重比8.17(按前苏联关于发动机干质量标准)7.14(按国际上一般规定计算)空气流量(kg/s)112.0涵道比0.60总增压比23.8涡轮进口温度(℃)1392最大直径(mm)1300长度(mm)4950质量(kg)1530(按前苏联标准)1750国产飞机与配装的发动机中国23进气口进气机匣为全钛结构，有23个可变弯度的进口导流叶片，导流叶片前缘固定，由来自高压压气机第7级的空气防冰，后部则为可调叶片。风扇4级轴流式，增压比为3.6。整个风扇为全钛结构。前3级转子叶片带有阻尼凸台。整个风扇转子用电子束焊焊为一个整体构件。第4级转子叶片对应的外机匣上，带有机匣处理环腔，开有400个斜槽，用以提高风扇的稳定工作裕度。第4级出口整流叶片为双排的串列叶栅。高压压气机9级轴流式。第1～3级盘用电子束焊焊在一起，而第4～6级盘同样用电子束焊焊为一个整体。第7～9级则为单盘，而用长螺栓与6级盘连在一起，第1～6级盘为钛合金构件，第7～9级则用耐热合金制成。第1～5级转子叶片用钛合金制成，第6～9级转子叶片用耐热合金制成。所有9级的榫头均为环形燕尾槽式榫头。进口导流器和1级导流器均由钛合金制成并装在一个由钛合金制成的前机匣上。进气导流器和第1～2级导流器，共三排是可调的。18级导流器均为悬臂式结构，出口导流器也是双排串列叶栅。国产飞机与配装的发动机——AL31－F24燃烧室环形。有28个双油路离心式喷嘴，两个点火装置和半导体电嘴。涡轮高低压涡轮均为单级。高压涡轮导向器共有14组，每组3个叶片。高压涡轮转子叶片共90片，不带冠，榫头处带有减振器。低压涡轮导向器共11组，每组亦为3个叶片。转子叶片亦为90片，带冠。低压涡轮轴的特点是前后分为三段，前、后段由耐热不锈钢制成，中段由钛合金制成，三段间以“叉型”结构用径向销钉连为一体。高、低压涡轮的4排叶片均为气冷式叶片，总冷气量占内涵空气流量的17.5%，其中直接引自第二股气流的为7.5%，主要冷却高压涡轮导向器前缘等处，另一股气流为8.9%，自燃烧室机匣外壁处引出，经设置在外涵流路中的空气－空气换热器冷却，可使冷却空气降温125～210℃，这些空气中，占内涵流量的6.4%经高压导向器的中腔进入，除用于冷却导向叶片外，有4.6%进入高压涡轮盘前，并有3.2%的空气用于冷却高压涡轮转子叶片。低压涡轮转子叶片用外涵空气进行冷却。冷气经涡轮后机匣支板引入内部，经低压涡轮盘上的一些径向斜孔的泵效应增压，再进入低压涡轮叶片。国产飞机与配装的发动机——AL31－F25加力燃烧室进口处有混合器，分5区供油，其中第5区为加力起动区，采用“热射流”方式点火。火焰稳定器有3圈“V”形稳定器，并有一些径向传焰槽。防振措施为全长防振屏并在内尾锥处开有大量的防振孔。尾喷管收敛－扩张式喷口，各有16个调节片和封严片。收敛喷口靠16个液压作动筒操纵，扩张喷口则靠16个周向气压作动筒形成的环形“束带”固紧，随着喷口落压比的变化，靠气动力作动改变喷口的出口截面面积。控制系统基本部分为机械－液压系统，包括主泵－主调节