【简介:】本篇文章给大家谈谈《ej200航空发动机水平》对应的知识点,希望对各位有所帮助。本文目录一览:
1、航空发动机被称为研发制造难度最大的现代工业造物,这么难造吗?
2、世界上最
本篇文章给大家谈谈《ej200航空发动机水平》对应的知识点,希望对各位有所帮助。
本文目录一览:
- 1、航空发动机被称为研发制造难度最大的现代工业造物,这么难造吗?
- 2、世界上最著名的航空发动机
- 3、EJ200的推力没有AL31大 为什么都说比AL31好?
- 4、对战斗机发动机来说 推比重要还是推力更重要?EJ200比M88先进在那里?
航空发动机被称为研发制造难度最大的现代工业造物,这么难造吗?
航空发动机(尤其是军用)要在非常有限的体积内追求极致的性能,需要更尖端的材料和更精细的设计,材料能满足几百至几千小时的稳定工作就可以了。三转子(三轴)发动机的是英国罗尔斯·罗伊斯,比如罗罗以前的RB211系列和目前的瑞达系列。
法国没有能力搞先进航空发动机,目前有能力搞先进航空发动机的只有两个国家三个公司,即英国的罗罗,美国的GE和普惠,效率,推力和涵道比,增压比,涡轮前温度都有匹配关系。涡轮前温度越高,匹配的总增压比会提高,民用大涵道比发动机涵道比尽量增大,匹配的风扇亚比会降低,军用小涵道比是尽量提高涡轮前温度,它的要求和民用不同。感觉已经到了现有常用材料的瓶颈了,镍基合金承载温度从700升到1000℃提升的比较快,到1100℃再往上就很难了。1400℃是镍基合金的熔点范围,现在已经0.8Tm了,更高的温度只能指望陶瓷叶片或复合材料叶片了。
现在的航空发动机有离心式和轴流式
地面燃气轮机希望实现高效率、低成本、耐久性和长时可靠性(温度相对低一点,要求材料在更长时间的(10万小时级)稳定运行),对体积要求相对低一点。地面燃气轮机工况相对稳定(比如电站),材料能使用更长的时间;而航发工况更复杂(起飞、爬升、巡航、剧烈机动)导致材料失效更快。这两个领域要做好的话,都需要几十年的持续投入和积累。如果德国和日本要搞先进航发的话,不少东西也是得从头开始。战后德国的人才流失严重,国防工业也被压制。此外也存在需求不足的因素。毕竟欧洲要直面苏联的压力,MD在欧洲防务是很上心的,欧洲人只要想要,总能从美国人那里搞到配备先进航发的战斗机。德国虽然在燃机领域颇有建树,但是航发和燃机的差异还是很大的,没有足够的驱动力,几大巨头们也不愿走这条无止境烧钱的路。
MTU利用自己在燃机领域积累的雄厚实力,参加了不少航发的国际合作,大多负责压气机和低压涡轮部分;核心机一般都是交给美英的合作中完成,这也算是术业有专攻吧。台风配备的EJ200好像也是RR负责核心机,德国人搞压气机。空客的航发都是固定的几家采购,RR(trent系列)、GE和PW(GP系列)或者一些合作成立的公司(像IAE的V2500),德国可能还是以参与为主。自然科学,和工业是可以积累一步一步往前走,所谓后人站在巨人肩膀上。接下来二流的人才从事商业贸易,三流的进了IT行业。那搞技术的,认清形势以后还能坚持的就只有四流的了。最后的最后,把科研落实到生产的现场工人,他们是被很多人看不起的,航发却要通过他们的双手生产,组装,调试。
这长图片更直观
我个人认为航发追求的是极端恶劣条件下(高温高压高应力)保证长期的、稳定的、极端的性能。这个高温就难倒了很多领域:半导体工业有很多技术难点,但是常温或100~200℃左右的问题起码可以通过各种常见设备(SEM,TEM,FIB,3DAP等等)进行研究,实验方法也是成熟的,即使是原位研究是可能的。而在航发中,如高速(甚至是超音速)气流中的燃烧问题、材料在极高温度下(1000℃)的蠕变以及相变过程的原位研究等就是用现有手段难以实现的。
对物理过程的认识和工程方面的实践都存在巨大困难的前提下,还要不断推进技术前沿,我认为是能称得上最难。准确来说是风扇带动的外涵气流产生了超过整机80%以上的推力,单个叶片上的气动载荷超过2吨,而工作时的离心载荷更是达到13吨以上,而GE90-115B的复合材料+钛合金包边叶片更是作为工艺品在博物馆展出(具体哪个博物馆想不起名字了),而作为GE90的后辈GEnx将风扇叶片减少至19片,其单片叶片所承受的气动载荷更大(具体数值没有查过)。
马赫数较低的阶段,涡扇发动机效率高
涡轮其实是个能量转换的部件,就像水轮机的涡沦把水流的势能转换为发电机转子的动能再来发电。航发涡轮是把燃油燃烧产生的热能转化为涡轮旋转的动能,继而带动风扇和压气机产生推力。涡轮温度越低,燃油的热能散失的越多,转化效率越低,所以这是没办法的事情。合金叶片对高温的承载能力有限,可不可以换种思路,将材料的研究着力于耐高温涂料上,高温涂料经过特殊的工艺处理能达到很好的效果,可以减少对金属材料的依赖,转而在涂料材料上去的巨大突破。目前来看,未来可能的替代材料是陶瓷基复合材料(CMC),它的温度能比金属高很多,甚至不需要涂层,但是还有很多问题需要解决。据说GE搞过实验,结果我还不了解。这应该还是很有希望的一条路。
发动机材料不是任何东西都离不开铁,而是铁作为杂质不太好完全消除,而且现在国内的镍基高温合金国军标铁含量也已经可以降低到0.05%,实际产品铁含量更低。而且也不是所有的镍基高温合金都不含铁,比如发动机中用量最大的IN718合金,是含有18%的铁,因为铁便宜。还有,发动机材料选用镍基而不是铁基最主要的原因并不是铁的蠕变温度问题,而是因为铁会发生同素异构转变,镍则不会。此外,钴基材料是更好的高温结构材料,但钴价格太昂贵,所以综合来说镍基材料是最优的。航空发动机为了进气顺畅,是没有致密滤网这种东西的,最多在入口安装惯性或者离心分离器。只有地面装备的燃气轮机如M1 Abrams装备的AGT1500燃气轮机,出于使用环境需要,才会加装滤网,不过M1每次大修发动机时,会发现许多压气机叶片都被没过滤干净的沙粒打出凹坑或者边缘受损。
早期的风扇是窄弦风扇,由实心钛合金锻造而成
俄罗斯(前苏联)很擅长利用系统工程理论,将一个个不够先进的零部件整个成为整体性能突出的产品,最典型的莫过于前苏联米格25歼击机。和欧美同类军工产品相比,俄罗斯的相关产品具有易于维护,粗犷的特点。不能说精良的、精密的就一定是好的,各有各的优点。二战时期的苏德战场将两种风格的优缺点暴露无遗:德式坦克(虎式、豹式等)做工十分精良,制造工艺在当时相当先进,但对维护的要求很高,产量低,在恶劣的苏联冬季气候中无法有效发挥自身的效力;反观苏式坦克(如T-34),结构简单,可利于大规模制造,操作更简单,斯大林格勒拖拉机厂的工人在生产出一台T-34后自己就驾驶着上战场了。随着战事的不断进行,德军装备战损严重,不能得到及时补充,而苏军的装备源源不断涌向战场,最后德军被活活拖垮。
所以,极端追求设备的先进性成为很多人的误区,如何是现有设备发挥最大效力可能是需要重点解决的问题。飞天巡洋,动力先行,航发技术关乎国家军事力量,是各国最精尖端技术的集合,其面临的问题之广之繁之困难,试验成本之高是难以想象的,比如涡喷发动机燃烧室温度越高性能越好,但哪种材料怎样处理可以在如此高温下的使用就成为了绝对屏障,因为不可能去穷举试验。航发看似粗旷实则精密之极。
航发和燃气轮机的做功过程是布雷顿循环
开发新材料的脚步从未停下,只是在这种环境下满足要求的材料确实比较难开发。现在也有脉冲爆震和超燃冲压发动机的研究,但是在跨音速段,涡扇确实是非常有优势。希望以后能有反重力引擎吧。内流空气系统对维持发动机瞬态工作条件的稳定十分重要,如果稍有闪失就可能导致部件局部过热或者零件间隙偏差过大进而影响性能甚至导致安全事故。钛合金一般用在风扇和压气机叶片,工作温度比较低,正常情况下不会发生钛火。我以前看过一篇关于钛火的论文,主要原因一方面是外物撞击等造成的剧烈摩擦、冲击导致压气机钛合金叶片发生钛火;另一方面就是喘振等导致高温气体从燃烧室反向冲到压气机,导致叶片发生钛火。
为了提高航空发动机性能,RR搞的三转子发动机,pw搞的是齿轮传动,目的都是解藕中压涡轮或低压涡轮与风扇或中压压气机的转速(传统设计,他们是在一根轴上)。大函道比发动机风扇要求叶尖尽量不超音,而风扇直径很大,所以风扇转速不能太高,否则效率恶化。低压涡轮增好相反,转速越高效率越高。一个绳子栓了两蚂蚱,只能互相妥协。我比较关心航发的轴承使用和维护,以现在高氮合金钢轴承(内外圈)氮化硅(陶瓷球滚动体)还是无法满足航发的实际工况温度要求。
那就需要润滑系统的补充,首先是满足高速、高温、高负载(高扭矩)能形成良好油膜,其次需要润滑油交换带走热量,并冷却后输回(油路循环系统)。轴流式更适合多级排列,提高压气比,但是相应的就出现了空气倒流的可能,所以引入了可调静止叶片的概念,和放气活门的概念防止喘震,另外n1 n2转子的速度匹配也要精确控制,因为n1可以认为空转,而n2却要带动其他附件转动,所以转子间的速度匹配也十分困难,就更不用说Rb211及其后来的三转子系列了,所以能搞三转子技术的公司很少。
压气机采用转子+静子的结构
但为什么一定要搞三转子呢?因为三转子相对于2转子压气机的压缩过程更平滑,更加不容易喘震、也就是说可以提高压气比,从而提高涡轮钱燃气总压,提高推力,换句话说,如果难度不大,转子越多可能从某一角度说,发动机将会越好。
航空发动机经历了活塞,涡喷,涡扇三代了,涡扇的潜力也基本到头了,新一代超燃冲压以及爆轰发动机我们和西方站在同一起跑线上,虽然我们基础方面还是会差一点,但是靠着集中力量办大事的优势,下一代发动机上和美英比肩还是很有可能的。
世界上最著名的航空发动机
航空发动机为我们的载人航天航空事业提供动力,航空发动机也是人类史上非常重要的发明之一,那么世界上最著名的航空发动机有哪些?以下是我整理的航空发动机相关内容,欢迎阅读!~
世界上最著名的航空发动机
第一名:F135涡扇发动机 国家:美国
F135涡轮扇发动机由美国普拉特·惠特尼公司研制的新型发动机,最大推力超过18吨(4万F135涡轮扇发动机磅)。 F-135发动机是在F-119(F-22战斗机使用)的基础上发展研制而成。由于海军陆战队与英国皇家海军预计采用的F-35B必须能够垂直起降,因此F-135也可以加上向下弯折的矢量推力喷嘴。
F135涡扇发动机
但是这个喷嘴只有在垂直起降的场合使用,可以大大地缩短起飞/降落距离。其他F-35则不使用这项设计。
F135使用了F119的核心机,配合高效的6级高压压气机,1级高压涡轮和高效的风扇(由一个2级的低压涡轮驱动)。F135采用了BAE系统公司的全权数字式发动机控制系统(FADEC),为了提高发动机的可靠性和可保障性,F135大量采用外场可替换部件(LRC),其零部件数量比F119减少了大约40%。
该发动机主要装备的是F35战斗机
按照计划.F135一PW一100将作为F-35A空军型的动力系统;F135一PW一400将作为F-35C海军型的动力;而F135一PW一600将作为F-35B海军陆战队型的动力。
F135发动机推比10.5、加力推力19吨级别、军推13吨级别、质量1700千克,其19吨的加力推力目前没有任何实际装备战斗机的加力式涡扇发动机能够企及。
不过值得一提的是,F135相对于F119虽然推力大幅度提高,但是实际上是在同样核心机基础上用流量、高速性能换推力。F135虽然推力超群,但是其高速性能却是下降的。
第二名:F119涡扇发动机 国家:美国
F119是普·惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机,其设计目标是:不加力超音速巡航能力、非常规机动和短距起落能力、隐身能力(即低的红外和雷达信号特征)、寿命期费用降低至少25%、零件数量减少40~60%、推重比提高20%、耐久性提高两倍、零件寿命延长50%。在80年代初确定的循环参数范围是:涵道比0.2~0.3;总增压比23~27;涡轮进口温度1577~1677℃(1850K~1950K);节流比1.10~1.15。
在F119上采用的新技术主要有:三维粘性叶轮机设计方法、整体叶盘结构、高紊流度强旋流主燃烧室头部、浮壁燃烧室结构、高低压涡轮转向相反、整体式加力燃烧室设计、二元矢量喷管和第三代双余度FADEC。此外,还采用了耐温1070~1100℃的第三代单晶涡轮叶片材料、双性能热处理涡轮盘、阻燃钛合金Alloy C、高温树脂基材料外涵机匣以及用陶瓷基复合材料或碳-碳材料的一些静止结构。
美制F119涡扇发动机
在研制中,注意了性能与可靠性、耐久性和维修性之间的恰当平衡。与F100-PW-220相比,F119的外场可更换件拆卸率、返修率、提前换发率、维修工时、平均维修间隔时间和空中停车率分别改进50%、74%、33%、63%、62%和29%。新的四阶段研制程序和综合产品研制方法保证发动机研制结束时即具有良好的可靠性、耐久性和维修性并能顺利转入批量生产。
F119发动机主要装备F22
在研制中,为满足提高推力的要求而增大风扇直径,还遇到了风扇效率低、耗油率高和低压涡轮应力大的问题。预计,1994年中开始初步飞行试验,此时F119将再积累3000地面试验小时。1997年交付第1台生产型发动机,装F119的F-22战斗机将于2002年具备初步作战能力
它是装备在F-22A战斗机上的F119-PW一100发动机的改进型号。其最大推力达191.3千牛。超过了F119-PW一100的最大推力(156千牛,约15.8吨)多达20%;F135的最大军用推力达到128千牛,而F119-PW一100的最大军用推力仅为104千牛。因此,F135是有史以来最为强劲的战斗机发动机。
第三名:WS-15涡扇发动机 国家:中国
WS-15全称涡扇15'峨眉' 涡扇发动机,是为我国第四代重型/中型战斗机而研制的小涵道比推力矢量涡扇发动机。WS-15主要用于双发重型隐身战斗机歼-20。WS-15由606所、624所、614所、410厂、430厂和113厂等单位专家组织研制。'峨眉'航空发动机的技术验证机在2006年5月首次台架运转试车成功。这标志着我国在自主研制航空发动机的道路上又实现了历史性跨越,在研制我国第四代中型战斗机的征程上迈出了坚实的一步。2011年中航黎明完成了ws-15验证机的交付。保节点是2020年完成研制。
WS-15涡扇发动机模型
WS-15全称涡扇15“峨眉” 涡扇发动机,是为我国第四代重型/中型战斗机而研制的小涵道比推力矢量涡扇发动机。由606所、624所、614所、410厂、430厂和113厂等单位专家组织研制。“峨眉”航空发动机的技术验证机在2006年5月首次台架运转试车成功。
歼20战机未来将配备涡扇15发动机
这标志着我国在自主研制航空发动机的道路上又实现了历史性跨越,在研制我国第四代中型战斗机的征程上迈出了坚实的重大一步。2007年3月原形机首次台架运转试车成功,预计2013年3月发动机完成设计定型试验,2014年7月生产型发动机定型。
按照飞机任务要求,“峨眉”航空发动机在循环参数选择上采用较高的涡轮进口温度、中等总增压比和比较低的涵道比。采用的新技术主要有损伤容限和高效率的宽弦叶片、三维粘性叶轮机设计方法、整体叶盘结构的风扇和压气机、单晶气冷涡轮叶片、粉末冶金涡轮盘、刷式封严、树脂基复合材料外涵机匣、整体式加力燃烧室设计、陶瓷基复合材料喷管调节片、三元矢量喷管和具有故障诊断和状态监控能力的双余度式全权数字式电子控制系统。发动机由10个单元体组成。
第四名:AL-41涡扇发动机 国家:俄罗斯
L-41F发动机是留里卡-土星公司的产品,将成为俄第五代战斗机通用的发动机。该发动机的发展基础是留里卡设计局开发的AL-31系列, 1985 年开始研制, 总设计师是车金博士。为适应第五代战斗机的要求,AL-4lF 的推力有大幅度增加,其最大状态推力约12000 千克(117.6千牛),加力推力的一般说法是不低于17857千克(175千牛),具体数字有18500 千克(181.3千牛)和20000千克(196千牛)等说法。
不管哪一种数据,AL-41F的加力推力都高于F119-PW-100 ( F-22A的发动机)的16000千克( 156 AL-41F-1S(117S)发动机千牛)级,按照俄罗斯标准计算其推重比超过11(按照美国标准则约为10)。但是与F119发动机是不能比较的。因为F119发动机是以寿命设计为主,确保12000小时的寿命。而AL-41F发动机是以牺牲寿命设计,提高推力。对于AL-41F的寿命指标我们现在没有数据。
AL-4lF 发动机进行展示
该发动机涡轮前温度为1828K ,低干Fll9-PW-100 、M88-1 . M88-2 (后两者是“阵风”的发动机)的1977K 、1843K 和1850K ,但比AL-3lF、F100-PW-100和F110-GE-100的约1665K, 1672K和1644K 有很大提高,也高于EJ200 ( “台风“使用的发动机)1803K 。这些性能数据说明它的确是一种典型的第五代发动机。
AL-41F也是俄罗斯第一种实现“全权限数字电子控制”(FADEC)的发动机,俄罗斯业已在AL-31FU上对FADEC 系统进行过验证,而AL-3lF系列则一直采用液压电子控制。
AL-4lF发动机(117S)已装备到俄军苏35战机
AL-4lF的FADEC系统与机上KSU-1-42 数字式电传操纵系统交联,能够根据飞行状态自动调节发动机的工作,从而提高飞行效率和发动机工作的可靠性.由此可见米格-39 已经具有了“综合飞行/推力控制系统”(IFPCS) ,下一步应该是将其与火力控制系统(FCS)交联在一起,实现综合火力/飞行/推力控制系统(IFFPCS) 。
这一点俄罗斯专家在其1999年以前公开的第五代战斗机讨论中并未提及(其讨论侧重于各分项目应当具有的指标与特性),但它确实是真正的第五代战斗机应当具有的特征,依赖干IFFPCS ,作战飞机将能够以最佳飞行时间、最佳任务航迹、最佳燃由消耗等为优化目标自动对飞机进行能量管理,实现作战过程全自动化,大幅提高其生存能力和作战效能。
第五名:涡扇-10B太行发动机 国家:中国
行WS-10/10A相当于当初F100-PW-100阶段,而太行改WS-10B则已经相当于当初F100-PW-220阶段。太行改WS-10B发动机整体性能接近和部分超过F110-GE-129IPE (F110的性能改进型)WS-10B发动机在“太行”发动机的基础上研制的,涡扇10B与涡扇10/10A之间的通用零部件达70%。使用通用部件不仅减小了研制的冒险性,还将显着地减少后勤保障费用。
太行改WS-10B的核心机以“太行”核心机为基础重新研制的,在设计过程中三大核心部件既高压压气机、环形燃烧室、高压涡轮等大量的参照并借鉴了AL-31F核心机的设计方法,结构细节设计和制造工艺. 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。
中国展示的涡扇10发动机
重点围绕WS-10B核心机的三大高压部件既高压压气机、环形燃烧室、高压涡轮等的工程设计,试制与试验以及其相关的强度、控制等系统进行综合应用研究,研制过程遵循“部件试验在前,整机试车在后.的原则,完成了大量的三大核心部件和子系统的试验。
对核心机进行了大量的地面和高空性能试验,对可靠性与耐久性方面的进行大量试验,大幅度的提高热端部件寿命。对其它部件、系统、成件等作了适应性改进,对附件位置、管线和防冰系统作了必要的修改。为减轻重量进一步扩大了钛合金的应用范围。对加力燃烧室和尾喷管进行优化设计,采用新的耐高温合金材料,改进冷却设计,减轻重量 。
歼10B战机未来将配置涡扇10B发动机
优化设计了高压涡轮叶片的结构细节设计,为不带冠设计,强化气膜加对流复合冷却技术。利用增大空气流量、提高部件效率、减少漏气和损失等技术措施,来一定幅度的提高推力。风扇是采用后2级整体叶盘结构。由于运用三维计算流体力学进行设计,风扇效率显着提高,压比为3.6;采用整体叶盘,消除了燕尾槽和阻尼凸台等处的应力集中,简化了结构,减少了零件数,减轻了重量,减少了泄漏结构和系统。
加力燃烧室和尾喷管以及大部分发动机附件从“太行”发动机的设计方案衍生而来,并改进了冷却技术和重新设计了部分结构设计,使结构更简单,减轻了重量,提高使用寿命寿命、同时维修性也得到改善,降低了使用和维护成本,为适应J11B的机体,对附件位置、管线和防冰系统作了必要的修改。
第六名:AL-31FN涡扇发动机 国家:俄罗斯
AL-31F是由俄罗斯留里卡'土星'科研生产联合体研制的带加力燃烧室的涡扇发动机。该联合体前身是留里卡设计局,组建于1946年,是前苏联的主要战斗机发动机设计局。在上世纪60年代,留里卡研制了AL-21F系列涡轮喷气发动机,其最大加力推力达11000daN。1970~1974年投入生产,广泛用于苏-17、苏-20、苏-22、苏-24和米格-23战斗机上。在AL-21基础上,1976年(另一说法是1973年)留里卡开始研制AL-31F发动机。1985年该发动机研制达标后,用于苏-27、苏-30和苏-35战斗机。
AL-31F的结构形式是双转子加力式涡扇发动机。推力范围:加力12250daN,中间7620daN。每台价格300万美元。AL-31F有一些改进型,其中包括带矢量推力喷管的改进型AL-31FP发动机。
AL-31FN涡扇发动机进行展示
从总体上讲,作为苏-27战机的专用动力装置AL-31F发动机,其性能是优良的,具有明显优势。
(1)尺寸小,推力大。其涡轮具有有效的冷却系统和良好的热力学特性;压气机增压快速,发动机结构紧凑,保证飞机有较高的推力和良好的机动性。
(2)稳定性高。可使用在苏-27飞机的各种飞行高度和速度下,即使飞机在以M2的速度进入平螺旋、直螺旋、翻转螺旋和进气道喘振的情况下,发动机工作仍然极其稳定。喘振消除系统、空中自动点火系统、主燃烧室和加力燃烧室的再次启动系统等可保证在使用机载武器时动力装置的工作可靠性。
AL-31F发动机专门为苏27战机而研制的
(3)维修简便。该发动机采用单元体结构,由14个单元体组成,因此,如果出现某些损坏,不需要全部更换,只替换下有故障的单元体即可。这样,在使用条件下进行发动机维修时,可更换其中的6个单元体。
(4)使用寿命长。AL-31F可根据其技术状况而使用,只要发动机还正常,就可以一直使用下去,而现代化水平的诊断设备可保证飞行安全。但其使用寿命也有一个限度,一般认为该发动机第一次维修前的使用寿命可达1000h,总使用寿命应该不少于10年。
第七名:EJ-2000涡扇发动机 国家:英国
EJ200是欧洲四国联合研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机,用于欧洲联合研制的90年代战斗机EFA(现编号EF2000)。参加研制工作的有英国罗·罗公司、德国发动机涡轮联合公司、意大利菲亚特公司和西班牙涡轮发动机工业公司,各占份额33%、33%、21%和13%。
1985年8月,先由英、德和意大利三国集团发起EFA计划,同年9月西班牙加入该集团。1986年12月,负责EJ200发动机研制的欧洲喷气涡轮公司(Eurojet Turbo GmbH)在慕尼黑注册。1988年11月签订发动机研制合同,同时首台EJ200设计验证机在德国慕尼黑运转。1989年12月,三台设计验证机共积累运转650h,达到设计验证机要求。1991年10月EJ200原型机首次运转。计划将制造20多台原型机用于地面和飞行试验。预计1996年可能交付生产型EJ200。
EJ-2000涡扇发动机
在发动机设计要求中,除要达到高推重比(10)和低耗油率外,特别强调高的可靠性,耐久性和维修性以及低的寿命期费用。例如:平均故障间隔时间大于100EFH*,空中停车率小于0.1/1000EFH,维修工时不大于0.5MMH**/EFH。
该型发动机主要装备在台风战斗机
采用的新技术主要有:损伤容限和高效率的宽弦叶片、三维有粘的叶轮机设计方法、整体叶盘结构的风扇和压气机、单晶气冷涡轮叶片、粉末冶金涡轮盘、刷式封严和具有故障诊断和状态监控能力的FADEC。在开始执行EJ200研制计划之前英国罗·罗公司专门研制了XG-40验证机,以便在实际发动机环境下验证新的设计技术。为EJ200打下技术基础。
除欧洲战斗机EF2000外,EJ200发动机其他可能的用途有:垂直/短距起落欧洲战斗机2000、“狂风”战斗机改装、F/A-18、意大利马基航空公司与巴西航空工业公司合作研制的AMX、“阵风”、巴基斯坦的F-7和印度的LCA战斗机
第八名:M88涡扇发动机 国家:法国
M88-2发动机的结构为风扇3级,第一级带凸肩。高压压气机6级,采用三维设计技术,前3排整流叶片可调,在第4和第5级之间设引气口,高级负荷。相比基于类似核心设计的F404发动机,M88-2少一级高压压气机,其总压比为24.5,F404则为26,同样改进自F404的RM12也达到了27.5。由此可以看出,因为M88-2少一级高压压气机给总压比带来了不利影响,不过级数减少也能部分减轻结构重量和几何长度,适当缩小载机的发动机舱轮廓。
M88-2风扇压大约在4以内,高于F404的3.641;而高压压气机压比则为6.125,低于F404的7.14。级压比方面,M88-2为1.35,只略高于F404的1.324,更加低于RMl2。考虑到M88与F404的高压段有很大的继承性,两者性能参数上的差异表明法国在压气机设计上仍然有所不足。
M88涡扇发动机进行展示
相比之下,F414发动机采用3级风扇、7级高压,达到30以上的总压比。EJ200发动机的总压比为26,虽然不算太高,但只用了3级风扇、5级高压结构,比同样总压比的F404减少了2级。
燃烧室采用了低污染的双环腔带多孔气膜冷却结构,与通用动力公司同系列产品的结构与特点类似。目前,苏霍伊SSJl00支线客机已确定以M88核心机为基础,发展SAM-146大涵道中等推力发动机。M88-2燃烧室上构造的特点,显示了它身上有着无可否认的F101发动机血统。
M88发动机已装备阵风战斗机
涡轮部分高低压涡轮均为单级结构,都使用气膜冷却,高压涡轮叶片具备主动间隙控制,叶片材料使用AMl单晶合金。由于采用了高温高负荷设计,其涡轮进口温度高达1850K。
涡轮盘采用粉末冶金制造工艺,轮盘材料试验型为Astroloy粉末冶金,生产型为N18合金。加力燃烧室为整体式,由中心单圈环形稳定器和9根径向火焰稳定器组成。尾喷管为引射式,喉部面积和引射喷口面积均可调,喷口调节片用碳化硅基陶瓷材料制造。发动机采用双余度全权限数字化发动机控制系统(FADEC),可在3秒内从怠速加速到全加力状态,在飞行包线范围内无顾虑操作。外涵机匣则采用树脂基复合材料PMR-15制造。
全机分为21个模块设计,每个模块都能由简单工具拆装更换,达到减少备件数量、快速更换、简化维修程序和时间的目的,整机拆卸及维修总共只需4小时。
第九名:WS-13涡扇发动机 国家:中国
俄方负责培训技术人员和部分工人,培训完一批工人连设备一起运回,安装调试进行生产,合理安排各部件生产进度,交叉并行进行。 由中俄双方在 RD-33 的设计基础上,对局部结构设计进行改良,命名为天山 -21,后请空军司令员马晓天中将命名为“泰山” 。引进了改良后的 RD-33 的大部分生产工艺设备对一条 WP-13 生产线进行技术改造
WS13 是在 RD33 的基础上结合推比八的中推的技术而研制的小涵道比加力型涡扇。
三级轴流式宽弦实心钛合金的风扇叶片,经两极电化学处理的整体叶盘结构,风扇前有计算机控制的可变弯度导流叶片,扩大风扇稳定工作范围。8 级轴流式高压压气机 ( 前三级为可调导流叶片 ) 单级低压涡轮采用空心气冷转子叶片,单级高压涡轮为单晶涡轮叶片和导向器叶片,环形燃烧室,有叶尖间隙控制的 空气热交换器,综合数字式全权限控制系统。
WS-13涡扇发动机
齿轮箱和附件位于发动机的下方,具有性能先进的微型涡轮辅助动力装置,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。引进了改良后的 RD-33 的大部分生产工艺设备对一条 WP-13 生产线进行技术改造。
WS13A :大涵道比非加力型涡扇,涵道比 2.0 ,推力 10KN ,油耗 0.62 ,总压比 23 ,涡轮温度 1800K ,推重比14 ,大修间隔 800H ,寿命 2400H ,预计 2006 年开始批量生产,列装机型: 中客 ARJ21 、中运。
WS-13涡扇发动机已装备到枭龙战机
WS13 泰山:用于 FC - 1 “ 枭龙 “ 、 FBC - 1 “飞豹” 后期动力。 WS13 是在 RD33 的基础上结合推比八的中推的技术而研制的, 长 4.14 米,最大外直径 1.02 米交付使用质量 1135 千克,发动机 加力推力 86.37 千克。
改型发动机加力耗油率为 2.02 ,不加力推力为 56.75KN ,不加力耗油率为 0.73 ,巡航推力 51.2KN ,巡航耗油率 0.65 ,进气量 80kg/s ,涵道比 0.57 总压比 23 ,大修间隔 810H ,涡轮进气口温度 1650K ,寿命 2100H ,推重比 7.8 。预计2012年开始批量生产。
第十名:RD-93涡扇发动机 国家:俄罗斯
RD-93型发动机是用于米格-29战机的RD-33涡扇发动机的改进型,由俄罗斯圣彼得堡克里莫夫公司研发,莫斯科切尔内舍夫机械制造厂正在量产。 RD-93发动机的推力较大,最大推力49.4千牛,加力81.4千牛,可使飞机在16500米的高度维持每小时2000公里的速度。
RD93发动机
RD-33是第一种量产型发动机,使用于MiG-29和MiG-29UB双座教练型上。第一具于1976年开始出厂递交飞机公司。第一代RD-33的翻修间隔(Time Between Overhall,TBO)为300小时,第二代之后提高至1600小时,第三代将可以达到2000小时。
歼31目前装备的发动机就是RD93发动机
RD-33改良型,提升涡轮前的燃烧温度,同时也提高推力输出。使用在MiG-29K与MiG-29M上。
RD-93(俄文为PД-93)加力式涡轮风扇发动机是在RD-33(俄文为PД-33)的基础上,为适应飞机设计的需要,将上置的附件机匣改为置于发动机下部的改进型,发动机中各部件的结构(除适应附件机匣位置改动而带来的中传动装置中从动锥齿位置有变动外)两型完全一样。
EJ200的推力没有AL31大 为什么都说比AL31好?
拜托,发动机的重要指标不是推力,而是推重比,油耗,可靠性等指标。破烂的AL31系列发动机推重比不到8,简单说就是1公斤发动机的质量只能产生8公斤的推力,而EJ200的推重比是10以上,差距太大了,完全就是相差几个技术层次的发动机。寿命,油耗,可靠性等更是EJ200绝对优势。要想和世界三大航空发动机制造商之一的罗尔斯罗伊斯比航空发动机,那也只有三大的其它两家有资格。
对战斗机发动机来说 推比重要还是推力更重要?EJ200比M88先进在那里?
推力和推重比不存在矛盾关系,也不存在取舍问题。
它们的关系是:推力=推重比×发动机质量×重力加速度。
这种关系有点类似于热力学中的强度量和广延量。所谓强度量,凡性质与物质的数量无关的称为强度量,强度量不具有加和性。与强度量相对应的是广延量,数量与强度量的乘积为广延量,广度量具有加和性。
典型如密度和质量,我们都知道:质量=密度×体积,这里密度就是强度量,而质量是广延量,体积则是用来衡量密度数量的物理量。同样体积和状态的两份气体混在一起,密度并不会变化,但质量却是两瓶气体相加。
类似的,推重比可以看成一种强度量,其只取决于发动机的设计和制造水平,而发动机的推力可以视为一种广延量,在发动机推重比(技术水平)一定的情况下,推力随着发动机尺寸的增加而增加。现实中,推力取决于装机对象(飞机)的需要,需要的单发推力大,那么发动机就要做大些,所谓的大可能反应在各个方面,包括直径,流量等。推力并不能反映发动机的先进性,因为落后的发动机可能做的很大,先进的发动机也可能做的很小。比如上世纪60年代的YJ-93发动机,推力可达14吨,但它是靠巨大的尺寸和重量换来的大推力,其推重比并不高,技术水平只是二代;相比之下,EJ200推力只有9吨左右,但推重比极高,重量非常轻,技术水平是四代。
所以推力不能用来衡量发动机技术先进的程度,除非再补上其他参数。相对而言,单位推力比推力更适合用来衡量发动机的性能水平,所谓单位推力,是指单位质量流量空气所产生的推力。单位推力越大,表明发动机在进气流量相同的情况下,可以产生更大的推力,这是衡量发动机做工能力的重要参数。
综上所述,要看一个发动机是否先进,主要应该看耗油率、单位推力、推重比,其中前两者主要由设计时确定的热力参数决定,推重比除了跟热力参数、还跟材料和制造技术相关。当然也有一些次要性能指标,比如寿命、可靠性、工作范围、抗畸变能力、喘振裕度等等。
顺便说句,单位推力和耗油率在某些情况下是矛盾的,对于涡扇发动机而言,一般来说,涵道比越大,耗油率就越低,但单位推力也越低。
EJ200作为航发大拿罗罗的得意作品,在材料、制造加工水平相近的前提下,EJ200各方面性能几乎都比斯奈克玛的M88高不少,其中很重要一点是压气机设计水平。EJ200用更少的压气机级数实现了比M88更高的压比,更少的级数意味着更轻,更高的压比意味着更高的热效率和做工能力,更高的热效率意味着更低的耗油率,更强的做工能力意味着更大的单位推力。可以说,M88性能最大的制约就是压气机,尤其是高压压气机。作为法国人号称的第四代发动机,其高压压气机压比为6.125,这个数甚至低于第三代的F404,本来M88研发时就借鉴了不少F404的技术结果还不如人家高,说明法国当时在压气机设计上功夫还不到家。法国人自知不足,为了提高推力,采用了1850K的涡轮前温度,这是个什么概念,和很多后来的新一代发动机相当,比EJ200整整高了100K,可以说这是其亮点之一了,但也是无奈之举,法国人冶金技术并不比对岸强多少,这么高的涡轮前温度更多是靠压榨温度裕度得到的,代价就是热端部件寿命大幅下降。另外,法国通过在机匣和喷管鱼鳞片上使用复材,为发动机减轻了不少重量,这也是其亮点之一。总体来说,M88是先进制造技术和落后设计水平的产物,但压气机设计的改进是相对容易的,以法国人近年来在发动机水平上的进步,将M88推比提高到四代水平是完全没问题的,不过还得看经费是否到位。
关于《ej200航空发动机水平》的介绍到此就结束了。