口 本刊记 者 一 姜 浩 沈 原 伊 鸣 , 一 一 访 我 国著 名航 空 发动 机专家陈 光壹 , , 并 斗 随着F 2 2 批量装备部队 逐步形成战 力F , - 术上 来讲 它 更 先 进 不 但 涵 道 可 调 , 是 15 5 牛 级 . 7 千牛 , ~E F l 0 0 增 大 了z , 35 “ 攻 机 联合 击 计划稳步推进 第四代 , , ” 而 且 级 数 结 构 更 简单 然 而 这 个 发 动 机 从 研 制 制 造 来讲 难 度 相 对 要 更 大 , 一 而 它 的 中间推 力 增 加 更 明 显 , 。 人 战斗机已步 世界军事舞台 心 而其装备的 的中 F 11 9 F 13 5 等 四代发 机 因 备受瞩目 是 第 动 也 此 、 比 起 F 1 0 0 提 高 了6 1 % 以 F 而 目前 的 第 三 代 战 斗 机 一 , 些 , 而 美军 对F 一 22 的 设 计要 求 就 是 , 代 表 的 第 四 代 发 动机推 重 比 j 。 四 怎 的 劲 心脏 让第 代战 具 了 音速 样 强 斗机 有 超 “ ” 尽 可 能使 用 目前成 熟 的 技 术 因此 在 , , 巡航 超 能 ? 第 代战 机的 究竟 和 机动 力 四 斗 动力 先 发动 机 结 构 设 计上 相 对 保 守 的 Y F 1 19 比都 是 8 级 。 进 哪 ?为 我 专 采 了 国 名 空 在 里 此 们 门 访 我 著 航 发 。 最 终 胜 出 它 的 量 产 型 F 1 19 , - P w 一 10 0 10 记 : 推 重 比 8 的发动 机 跟 j 的发 动 机 到 底 差 在哪 ? , 动 专 陈 教 机 家 光 授 。 就成 为F 一 2 2 的 装机 发 动机 。 相 对 保 守 的 F 1 1 9 发动 机 胜出 人 推 重 比 是 衡 量 发动 机 技 术 水 平 的关 键 指 标 记 : 陈 : 这 个技 术 差 距 长 达 3 美 国第 三 代 战 斗 机 的 推 重 比 是 从 19 7 4 年 F 2005年, 一 15 投 入 使用开 女 . 们以往谈 一 F 一 22之 所 以 能 实现 超 音 速 巡 而 第 四 代 推 重 比 10 的 发 动 机 到F 一 22 第四 代 隐 身战 斗 机 , 般都 航 , 是 否 主 要 是 因为其 F 1 1 9 发 动 机 推 力 才开 始 大 量 装 备 部 I , , 津津 乐道 于 它 在 各 种 相 关报 道 中被 描 述 得 神 乎 其 神 的 隐 身能 力 , 大? 术上 才算成 熟 这 两 者之 间 陈:是的 “ 对于 一 一 。 目前 F 1 1 9 的 最 大 推 力 “ ” - 足 隔 了 3 0 多年 F” 9 。 造 就 了其 另 外 两 种 标 志 性 能 力 “ 超音速巡 航 和超 机动性 能的强劲 心 赐 。 猛 禽 赖 以成 名 的超 音速 巡 航 及 超 机 动性 能 力均 拜 圈 为 正 在 开 加 力 飞 行 中 I~J F 2 2 猛 禽 ” 这; 脏 ” F 1 19 , 却 少有特 别 到 位 的 解 一 读 能 否 请 您 给 我们 介 绍 , 下F 1 19 发 动机 ? 陈 光 教 授 ( 以下 简 称 陈 ) : F 1 19 美 国是 为 了装 备第 四 代战 斗机 而 专 门研制 的先 进大推 力小 涵 道 比加 力 涡 扇发动机 当时 叫做 Y , F l l9 , 是普 , 一 拉 特 惠特 尼 (P W ) 公 司研 制 的 与 起 通用 电气 (G E ) 公 司 的 Y F l 2 0 同 Y F 12 0 是 。 竞争 美军 第 四 代 战 斗 机 发 动机 的 合 一 款 变循 环 发 动 机 、 , 就 是 能 通 过 控制 内 外 涵 道 空 气 流 量 来 改 变 涵 道 比 的发 动 机 单 从 技 , 2 6 2 0 兵工 科技/ 0 0 9 / 6 专 家访 谈 我们 可 以看 到 , 目 膨胀不 一 样 , 一 , 个膨胀得快 一 一 , 个 前 世 界上 可 以 造 飞 机 的 国家 本就 不 多 可 以制 造 发 动 , 膨 胀 得 慢 这 样就 受 到 , 个很大 的 。 力 于 是 零件连 接 就 出 问题 了 更 何 况 里面还 有 一 个正 以 — 万 多 转高速 。 机 的更少 、 , 目前 只 、 转 动 的 涡轮 这 个离 心 力就 变 了 同 , 有美国 英国 法 国 俄 罗 斯 中国 、 、 时 压 气 机 工 作 叶片 涡轮 叶 片 都 是 , 、 一 、 片 一 片的 转 速 , , 一 变 或者 某 , 一 个 德 国 等少 数 国家 能 研制发动机 许多 , 频率更 改了 这 样就 有可 能形成 共 振 发 动 机 就 出故 障 了 , 。 国 家 的飞 机 造 出来 都 是 用 别 人 的发 动 机 正 在 台 架 试 车 中的 F” 9发 动 机 。 共 振 颤 振 与喘振 、 i己 - 这 个 是 否 就 是 通 常所 说 的 t 研 制 究 竟 难 在哪 里 ? , 发动机 的 颤振? 改革 开 放 以 后 我 国集 全行业 , 的 力量 包 括 院 校 研 究 所 为把 推 , 、 , 陈 : 咱们 还 是说 航 空 发 动机 前 机 一 。 目 重 比提 高 到 8 “ “ , 奋斗了 3 0 , 年 现 在我 。 一 般 使 用 的 是 涡轮 风 扇 发 动 机 我 。 们 的 太 行 发 动机 推 重 比达 到 了 8 0 . 一 们 假设 此 时 的环 境 温 度是 15 度 一 , 发动 一 级 。 (从 7 8 N 8 2 . . , 都 算是 8 0 . 开车 , 油门 , 一 推 转速 推力 , 、 — 级的) 级 , 下 子 就 上 去 了 比 内 燃 机 车 加 多少 油 记 :把 发动机 推 重 比 提 一 高到 8 0 . 开 得 都快 转速很快 就 能达 到 , 万多 。 , 就 需要 3 0 年 ; 而 从 8 o H 高 到 . 转 也 就 是说 , , 在 1 秒钟 内转 , — 万 多转 10 也 需要 3 0 年 可 见 发 动 机 技 术 的 , 转 速进 来之后 从 前面进 来 的还 是 凉 气 , 发 展 相 当不 容 易 : 。 经 过 压 气 机 增温 、 , 1 压 气 机 出 I: 温 , 陈 发动机是 最难 的 这 不光 , 4 度 大 概 达 ~U 0 0 500 度 然后 到燃 烧 — l f l l l l I I l I l 陈 : 不是 , , 这 是 两 个不 同 的 概 , 念 这 个是 共 振 共 振 是 指 外 来 的 作 用 力和 他 自身 的 固 有 频 率 生 的物 理 现 象 颤振 就 不 。 一 一 致时发 样了 所 , 谓 颤振 , 比 如 机 翼 本 身 有 它 自身 的 弹 性 力 当 其 本 身 的 自然 频 率 向 上 , 或 向下 走 时 ~ 19 9 也 向上 或 向下 走 . , , 当两 者 恰 巧 耦 合 时 就 加 大 了 向 上 , 或 向下 的 力 这 时 颤 振 就 出现 了a 颤 , 振 属于 低 频 现 象 但是负荷 很 大 只 , , 须 几 次 机 翼 就 折 断 了 如 台湾 搞 的 。 体现在研制上 代 战斗 机 F - 。 现 在美 国 的第 四 , 室 , 出来 以 后 17 0 0 。 多度 , 下 子 温 度就 35 B , 在试 飞 时 不 是 要 高 了 打 个 比 方 你 本来 睡 觉 睡 的 好 好 , 做 许 多试 验 嘛 后 来 不 得 不 停 了下 的 突然 , — 下子 就 到 了夏 天 热 得你 受 , 来 为什 么? 就是 发 动 机 出 了 问题 , , 而 不 了。 且 不 光 从 时 间 上 看 温 度是 变 , 具 体 说 是 发 动 机 的 涡 轮 叶片 出 了 问 化 的 从 发动机 的前面 到后面 看 发 , , 题 包 括F , - 15 、 F - 16 , 在 已经 量产装 。 动 机 的 机 匣 前 面 凉 后 面 热 膨 胀不 , 、 , 备之 后 依 旧 出现 了大 量 的 问题 , 一 致 。 另 外 从 空 间上 看 发 动 机 里 外 , 极 端 恶 劣 的工 作 环 境 是 发动 机 研 制 的 难 点 记 , 也不 一 样 。 比 如 涡 轮 叶片 外 侧 温 度 , J 1 l f l l I l ID F “ 经 国号 战 机 在 试 飞 过 程 中 , , 。 ” , 直 接 空 中解 体 就 是 因为颤 振 我 国 研 制 飞 豹 歼 击 轰炸 机 有 , , “ ” 一 次试 , 飞 的 时候 水 平 尾 翼 直接 掉 了 这 也 是 因为 颤 振 , 一 一 后 来 经 分 析发 现 是 一 这 个 问题 把 机 翼 重 心 前 移 “ 下就 解决了 所 以 飞 豹 以后也就再 没 , ” 出过 这 个 问题 了 记 : 。 很 高 里 面温 度低 , , 原 先 两 个 零件 连 f 一 在谈 到 飞 机 面 临 的 故 障 时 。 , 接得 很好 突然 , — 下 加 温 两 个零 件 l 我们 还 经 常 听 到 喘 振 这 个名 词 , 。 : 也 就 是说 . 都 已经 试 验 过 F119 - p w - 10 0 发动机 的剖视 图 从该 图上 可 以清楚 地看 到高 、 低 压 涡轮 . 3 级风 扇 . 以及 6 级 压 气l n 了 但 在 实 际 使 用 中还 会 出 问 题 ? 陈 :对 是在定型 并批量 生 产 , 之 后 出现 的 如 美 国 空 军 的 F 。 - 16 战 斗机 在 19 9 8 年 1 1N ~ 1 1 9 9 9 年 7 月的 9 ] , 个月里 仅 在 美 国 本土 就 出现 了 由发 , 动 机 故 障 引 起 的 8 起 A 级事 故 ( 美 国 空军 将 造 成 人 员伤 亡 或 飞 机 损 坏超 过 10 0 万 美元 的 事 故 定义 为 A 级 ) 。 F 119 千 最 大 推 力 / 牛 中问推 力 / 牛 千 155 7 . - PW 1 0 0 - 发 动机 主 要 参数 涡 轮 前 燃 气温 度 / 尔文 开 18 5 0 ~ 总压 比 35 涵道 比 0 . 最 大直 径 }羝 1 13 . 长度 / 米 4 826 . 重量/ 千 兄 1360 推重 比 大于 10 . 10 5 0 . 30 19 5 0 0 2 7 2 0 兵工 科 技/ 0 0 9 / 6 圭 盘鲨 选 发 动 机 具 有 可 工 作 性 或 者 叫可 用 , 性 也 就 是 说 你这 个发 动 机 要 求 。 , , 在各 种状 态 和 工 况 下 都 能 够正 常工 作 而 不 是 在台架 试 车 上 表 现 的有 , 多么 好 , 一 一 战 斗机 的实际 作 战环 。 境 是台架试 车远 不 能 比 的 举 个 例子 , 咱 们 的 歼 7 战斗 机 。 , 第 一 次 使 用 空 空导 弹 打 击 目标 , 当 时 主 要 是 打 无 人 侦 察机 无 人 机 能 飞 18 0 0 0 些 批 次 的装 机 发动机 与 第三 代 发 动 机 F 10 0 iE 在 地 面 台架试 车 该 发 动 机 是 F 15 F 16 F 119 同 为普 惠公 司 的产 品 但 在 第 四 代 发 动 机 F 119 面 前 F 10 0 在 推 重 比 推 力 总压 比 涡 轮前 燃 气 温 度 等性 能参数 上 全面 落后 一 、 19 0 0 0 米高 一 , 我们 用 动冲 , 上 去 以后 。 . . 。 . 。 , 、 抬头 导弹就 发 射 出去 , , , , 不 管 打 中没 打 中 飞 机 肯 定 熄 火 肯 定 空 中停 车 为什 么 呢 ? 因 为发 射 出 , 陈 : 喘振 是 说 发 动 机 里 面 的 问 题 比 如 发动 机前面 进 来 10 0 千克 的 。 怕喘 振 。 去 的 导 弹 排 出的 是 烟 气 烟 气 吸 , , 空 气 正 常情 况 下 涡 轮 前 后 都 能 通 , 可 靠性 设 计 记 : 我们 看到 , 一 入 歼 7 的 发 动 机 就 造成 了熄 火 , 。 记 : 烟 气吸 1 入 发动 机 , 是 否 意味 过 但 是 当涡 轮 转 速 比 较 低 的 时 。 , 些 资 料上 提 ~ ]F l l 9 。 着供 气量 小 了? 陈 : 对 本来发 动 机 吸 入 的应 , 候 这 时 压 气机 的 工 作效率就 低 了 , , 发动 机 非 常强 调 其 工 作 时 的 可 靠性 同 样 进 来 1 0 0 千克 的 空 气 , 出去 的 , 陈 :对 F , 1 19 很 重 视 工 作 时 的 可 靠 “ 该是新鲜空气 现 在 , 一 下子 吸 入 废 , 时 候 气 体 容 积 还 是 那 么 大 但 密度 , 性 在 设 计 中遵 循 采 用 经 过 验 证 的 技术 这 、 气 废 气 中的 含氧 量 就 少 了 于 是 燃 , 低 了 也 就 是说 实 际 没 过 去 那 么 多 , , ” 一 做 法 使 得 其 在 使 用 了大 量 , , 烧 室 就 出现 富油 第二 点 这 个导 弹 。 , 空 气 堵 住 了 这 就 好 比 电影 院 散 , 。 , 新技 术 新 设 计 之 后 依 旧使 发 动机可 靠性 相 较 之 前 的 第 三 代 战斗机 发 动 机 有 了很 大 的 提 高 例 如 与 特 别 强 调 可 。 排 出的 又 是 热 气 热 气 , , 一 下子 进 入 。 场 了 人都 挤 在 门 口 挤 不 出 去 就 往 , , 压 气 机 里 面 就 会 造成 喘 振 记 :吸 振呢? 入 后退 这 样 。 、 一 来堵 住 的 空 气 在 压 气 , 热 气 为什 么 会 导 致 喘 机 燃 烧 室 的 位 置 往 后退 这 时 新 的空 气 又 进 来 又 堵在这 里 像这 , , 靠性 的 F F 10 0 一 10 0 — - P W 一 2 2 0 发动机 , (该机在 - P W 10 0 原 型 机 上 , 做 了 牺牲性 - 陈 : 热 气 肯 定要 在 很 短 的 时 间 里 吸 入 经 过 换 算 差 不 多相 当于 , 一 样来 回进 退 所 以 就 形成了 , , 一 个气 一 能 来提 高 可 靠 性 的 改 进 F 战机的 一 1 5 与F 16 , 动 的 低 频 振 动 听 声音 就 像 是 人 在喘 气 记 : 一 个 些 批 次 上 都 装 有这 种 发 动 , 秒 钟 时 间温 度 升高 4 0 0 0 度 这 么 高 , 样 所 以 就 叫喘振 , 。 机) 相比 记 、 F 1 19 的 平 均 维修 间隔 时 间增 。 的 温 度 压 气 机肯定 要 喘振 所 以 对 , 。 那 么 喘 振 对 于 发 动 机 有怎 加 了6 2 % 而 返 修 率/次 则减 少了7 4 % , 发 动 机 可 靠性 提 出 的 要 求 就 是 即 , 样 的危 害 ? : 看 来 发 动 机 可 靠 性 得 到 了设 。 便 吸 人 废 气后 也 得 能 正 常 工 作 还 , 。 陈 : 喘振 的 时 候 会 出现 什 么 问 题 呢 ? 本来 按 理 说 进 来 10 0 千克 的 , 计 制 造 者 的 高度 重 视 。 有 飞 机 突 然 俯 冲或 拉起 的 时候 滑 , , 陈 :是的 发动机转起来以后 问 , 油 系 统 如 果坏 了 就 要 出大 问题 另 , 。 空 气 就 固定 要 烧 多 少 升 的 燃 油 , 。 , 题 就 多了 那 么 高 的 转 速 那 么 大 的 温 , , 外 在冬 天 启 动 的 时候 零 下 4 0 , , 、 50度 以 能 够 充 分 燃 烧 为最 佳 但 发 动 机 度变化 首先轴 承 就是 , 一 个 大 问题 , , 的环 境 温 度 要 求 在 这 样 恶 劣的 环 喘 振 了之 后 气 没 进 来 油 还 在 燃 , , 还 有 叶片伸 长 。 一 一 一 碰到机 匣 肯定 , 境下 发 动 机也 能 够 正 常起动 记 : 。 烧 所 以 就 出现 富 油 现 象 富 油 有 , 。 是 要 打 坏 的 于 是 按 照 国 军 标 台架 试 车表 现 很 好 军代表也 签 字 了 意 思 , , 听 说 在 台 架 试 车中 发 动 机 , , 两 种情况 。 一 , 是 超 温 第 二 个就 是 , , 能 达 到很 大 的试 验 推 力 但 装在飞 熄 火 负油 熄 火 就 容 易 出现 发 动 机 空 中停 车 所 以 航 空 发 动 机 最 。 就 是可 以使用 了 但 那 是 死 的 性能 所 , 。 机 上 后 实际 达 不 到 那 么 大 的推 力 , 。 , 以 现 在 美 国 的 军 标 就 提 出来 了 要 求 , 陈 : 因 为 台架 试 车 毕 竟 是 在 地 F 119 发动 机 型 号 F l OO P W 1 0 0 — 与 F 1 0 0 发 动机 某 些 参 数 的 比 较 级数 风扇 3 3 0 最 大推 力 }专 年 10 5 9 . 中间 推 力 f专 年 65 2 . 高压 压 气机 10 6 40 高压 低 压 涡轮 涡轮 2 l 50 2 l 50 总级 数 17 总压 比 25 35 + 涵道 比 0 6 . 零件数 基数 — 推重 比 8 . - 0 . Fl l9 F l l 9 相 对F 1 0 0 15 5 7 . 10 5 + 11 36 O 3 . 40% — 10 0 + % 的 增减 率 / 2 8 0 2 兵工 科技/ 0 0 9 / 6 + 47 61 — — — — 40 40 25 专 家访 谈 对 叶 片 机 械 性 能 的要 求 。 在 理 一 个 零 件上 采 用 两 种 办 法 的 处 在 发 动 机 制 造 中也 是 罕 见 的 , 。 转 子 对 转技 术 记 : , 此 外 在外 涵 机 匣 上 , F 1 1 9 也 引入 了 一 听说 F 1 19 的高 低 压 涡轮 采用 、 , 新型 的耐高温树脂基 材料 ; 在 , 些 了转 子 对 转 技 术 处? 这 种 设 计 有什 么 好 静 止 结 构 上 采 用 陶瓷 基 或 新 型 碳 元 素 材 料 像 这 样新 材 料 的 应 用 。 , 陈 : 应 该 说 对 于军 用 发 动 机 对 , , 在 F 1 19 I - ~I 常 多 E 。 转 是 最有 利 的 早 先 不 使 用 对 转 技 术 。 的 发 动 机 因 为 涡 轮 等 转 子 在 高速 旋 , 冷 却技 术 记 :F 1 19 转 像在 飞 机 转 弯 时 就 会 产生 很 大 的 , , 的 推 力那 么 大 是 不 是 . 陀 螺 力矩 F 一 , 从 而 影 响 飞 机 的 操 纵性 和 , 发 动 机 温 度 也 相 应 提 高了? 3 5 的 整 体 叶 盈 . . 该 叶 盘 须 便 用 五 厘 机 动能 力 现 在涡轮 相 对反 转 这 个 。 陈 : 这 是 两 回 事 推 力大 主 要 , , 标 数 控 机 床 铣 削 还 要 应 用 电化学 加 工 电子 束 捍 线 性 摩 擦 悍等 新 工 艺 对 加 工 设 备 材 料 和 技 术 提 出了很 高 的 要 求 , . 、 力矩 就 抵 消 掉 了 可 以 减 少 外 传 到 飞 , 意 味 着 进 气 量 大 ; 要 提 高推 重 比 。 , 机 机 身上 的 力 矩 这 样 , 。 一 来飞 机 的 可 第四代战斗 才是 提 高 涡轮 前 燃 气 温 度 现 在 最 面上 进行的 而 装在飞 机 上 以后 。 , , 操 纵性 就 大 大 提 高 对 于军 用 发 动 机 高 的 达 到 1 8 0 0 多度 当 然 是 热 力 学 , 就 有所谓的装机推 力 这 跟 进 气 道 排气道 的组 织结构都是有关系 , 来说 这 点 至 关 重要 , 一 一 温 标 以 开 尔 文 (K ) 为单 位 的 , 。 机 不 是 特 别 要 求 必 须 具 有 超 机 动性 能 吗 ? 此 外 在 对 转 的 高压 涡 轮 和 低 压 , 记 度 。 : 18 0 0 K , 那 可 是 很 高的 温 的 装 机 推 力是 要 小 于 台 架 试 车 推 。 力的 。 涡 轮 之 间有 一 个 中介 轴 承 转 子 对 转 , 陈 :这 一 方面 要 求 材 料 好 另 外 , 。 结构 设 计 记 : 从 结 构 设 计 来看 哪里? , 也 可 以 降 低 轴 承 内保 持 架 和 转 子 组 合 就 是要求冷却技术要好 , 18 0 0 K 的 体相 对 于 内 外环 的 转 速 可 以延长 、 , 温 度 金 属肯 定 要熔化 没有好 的 , F 1 1 9 J eI - - ~ - 轴 承 的工 作 寿 命 , 。 材料 及 先 进 的 冷却技 术是 不 行 的 , 。 同 时 使 用 转 子 对转 还 可 以 简化 一 记 : : 那 么 冷 却 是 怎 样 实现 的 ? 陈 :首先 , 点 结 构越 来越 简 , 。 发 动 机 的 内部 结 构 省 去 部 分 零 件 , , 陈 我们知 道 , 发 动 机 中高 压 单 零 件 数 目越 来 越 少 具 体讲 与 , 这 就 减 轻 了发 动 机 重 量 , 降 低 了制 造 甚 涡 轮 温 度是 最 高 的 从 这 里 经 过 的 , 普惠 公 司 为第 三 代 战 斗机而 研 制 的F 10 0 发 动 机 相 比 、 、 成 本 当时 G 。 、 E 公 司 的Y F l 2 0 样 机 , 空 气进去 以后不但不能起到冷却 , F 1 19 的 高压 压 10 0 至 直 接 将 高 低 压 涡 轮 间的 导 向 叶 片 作 用 反 倒 会提 高 发 动 机 温 度 从 , 。 气机 高压 涡 轮 低 压 涡轮 级 数分 、 去掉 更高 , 7 比 起 F 1 1 9 :g:结 构 更 简 单 效 率 、 理 论 上 讲 要 对 叶片 进 行 冷 却 气 体 , , 别 为6 1 、 1级 , 总 级 数 由F 的 17 。 的压 力就 必 须 更 高 不 然就没 法 通 , 级 减 少 到 1 1 级 因此 零 件 数 减 少 了 , 现 在许 多 民 用 发 动 机 上也 引 入 了 对 转这 个技 术 如 将 在 波音7 8 7 客机 , 过 一 一 假如来的 , 一 个 气体 温 度 压 , , 4 0 % 而 推 重 比 则相 应 地 从 F 1 0 0 的 8 , 一 力 都 比 较 低 遇 到高 压 热 气 肯 定要 回 流 这 样就 无法达 到 冷 却 的 目的 , 。 级 上 升N l o 记 : 。 上 使用 的发 动 机 、 ~ 一 G E 公司研制 的 这 种 简化 结 构 减 少零 件 数 GE n x 发动 机 就 使 用 了 高 压 和 中压 涡 , 。 所以冷却的 一 个 基 本原 则 就 是 冷 , 一 的 办 法 具 体 是 如 何 实现 的 ? 轮 反 转技 术 却空气 的压 力 、 定要 高 所以 , 一 般 遍 其 应 陈 :F 1 19 进 行 了相 当 多 的 技 术 革新 。 比如 F 1 19 , 的转 子 都 采 用 了 j 新 材 料 新工 艺 ■ 我 们 都 知 道 对 于 发 动 机 来说 , 都是高压 冷 气 第三 代 战斗机发动 。 整 体叶盘 这 不但可 以减 少零件 个 , 数 而 且可 以提高其机 械特性 ; 在 , 材 料 是 非 常 重要 的 那 么 F 1 19 。 一 定在材 空心 叶片是 新 代涡轮发动机 上 普 采 用 的 新工 艺 图 为 三 种 空心 叶片结 构 中蜂 窝芯 设 计 已 在 E J 2 0 0 发 动 机 上 得 以 用 而 最下 面 的 二 件组 成 空腔 结构 也 一 。 , ” ” . 出 现 在 F 119 的 叶 片设 计 中 高 压 涡 轮 方面 普 惠也 , 一 改 在 之前 料 上 采 用 了十 分 先 进 的 技 术 P W4000 、 J T 9 D 等 发 动机 产 品上 沿 , 陈 :对 , , F 1 1 9 在材 料 等方 面 有 了很 , 用 多年 的 双 级 结 构 , 与G E 公 司 一 样 大 的 提 升 如 粉 末 冶 金涡轮 盘 其 中高 压 涡轮 的 叶片就 是 用 普 惠 公 司 的 第 三 采 用 了单 级 涡 轮 虽 然 在 效 率 上 稍 有 降 低 但 收 到 了使 发 动 机 结 构 更 , 代 单 晶材 料 做 成 的 而 且 对 涡 轮 盘 采 。 简单 零件更少 重 量 更 轻 的 好 处 ; 、 , 用 了双 重 的 热 处 理 技 术 也 就 是 因应 , 在 风 扇 叶片上 , F 119 、 的第 一 级风 扇 , 涡轮 各部 分 工 作 要 求 和 环 境 的差 别 , 叶片采 用 了宽 弦 空 心 设 计 就 是 叶 片 更 宽 而 且 叶 片 中间 是 , 一 对外 缘 和 轮 心 采 取 了不 同 的技 术 处 理 手 段 这 样 具 有针 对 性 的处 理 对 提 高 , 个 个小 的 空 腔 结 构 重 量 更 轻 但 保证 了 , , 涡轮 盘 的 工 作 性 能 是有 很 大 好 处 的 , 2 0 兵工 科技/ 0 0 9 / 6 2 9 专 家访 谈 风 扇和 一 个外 涵 道 , 力推 力 最 大 推 力 、 、 军 用 推 力 等等 , 而 外 涵 道 与内涵 道 空 气 质量 流 量 的 比值 就 叫做 涵 道 比 因 为 。 似 乎不 好 分 辨 。 陈 : 以前 我们 讲最大 推 力 是 指 , 发 动 机 不 开 加 力情况 下的 最 大 推 力 另外 一 , 发 动 机 效率 有 两 个 一 , 个就 是 开 加 力情 况下 的 加 力 , 个是 热 效 率 就 是 , , 推 力 现 在军 标规 范 改了 最大推 力 。 靠 总 压 比 靠 涡轮 前 燃 气 温 度 ; 第二 个就 变成 了开 加 力情况 下 的 推 力了 相当 , 于以 前 的 加 力 推 力 ; 而 中间推 力则指 不开 加 力下 的 最大 推 力 相 当于 以前 , 是推 进 效 率 涵 道 比 , 大 的 话 推 进 效率 就 , 的 最大推 力 也就是我们 , 一 般讲的 高 所 以 大 涵 道 比发 。 军用推 力 但是 。 一 些 发 动 机 技 术领 些 老文 章 。 动机在民用飞 机上 用 的 就 非常普 遍 记 : 。 域 的老 同志 还 是 按 照以前的说法 , 来讲 所 以有时候 看 到 , 一 , 那 么在军用 还 按 照 以 前 的 标 准在 写 发动 机 上 呢 ? 陈 :大涵道 比发 机 从 图 中可 以 明 显 看 出 这 款 大 涵 道 比涡 扇 发 动 机 的 确 比 遒 比军用发动机 显 得 粗壮 得 多 。 . F 记 一 35 的 发 动机 F 1 3 5 。 耋篙 置嚣 僦 , 跫 燃 ” 瑟曩黼 未蓦 芒 系 动机用 到军用运 输 甏喜 一 般小涵 。 … … ~ 。 … … ’ : 大 家都知 道 , F 一 3 5 是 目前 “ 机 大 型 轰 炸 机 上都 、 除F 一 22 外 , 最接 近 实 际 装 备 的 第四 . 机 中 苏 _ 2 7 的发 动 机在 这 点 上 就 比 较 特 殊 在 压 气 机 出 口 处 专 门加 装 , 没 问题 但 大 多 数 军 用 飞 机 特 别 是 战 , 代 战 斗机 它使 用 的发动 机 与 F 1 1 9 X 斗机 要 求 发 动 机 要 , “ 苗条 。 ” , 大涵道 有 哪 些 不 同? 了 一 个冷 却 器 高 压 热 气 经 过 冷 却 , , , 比发动机 就要 “ 胖 得 多了 所 以 军 用 , ” 陈:F 号是F F 1 19 , 一 3 5 所 使 用 的发 动 机 , , 型 器 冷 却 这 样 就 能 够提 高 冷 却 效 率 , , 发 动 机 主 要 是 靠研 制 好 的 核 心 机 提 135 其主发动机 就 是 基于 一 但 这 样 做 太 复杂 可 靠性 差 同时 增 大 了发 动 机 重 量 。 高总 压 比 。 只不 过 在前 面 又 加 了 个 罗 尔 , F 1 19 发 动 机 就 , 当然 在 军 用 发 动 机 上 也 有增加 , , 斯 罗 伊 斯 公司 生 产 的 升力风 扇 后 面 则 换 装 了三 维 矢 量 喷 管 记 : 。 采 用 了 更 先 进 的 气 膜 冷 却技 术 就 是 用 脉 冲冷 却 气 流 和 扩 散 成 形 孔 结 构 替 代 原先 发 动 机 中普 遍 采 用 的 连 涵 道 比 以 提 升推 力 的 需 求 。 这 里 我们 , 就 讲F 1 19 . , F 1 19 的 试 验 型 x F 1 19 , 涵道 那 个 升力风 扇具 体 是 怎 样 一 比是0 2 5 , 后 来 为 了满 足 增 加 推 力 的 F l l9 的 ? 现 在 大 家 都 把 它 看作 是 F 一 35 的 续 气 膜 冷 却 气 流 和 典 型 的 圆柱 孔 结 构 冷却效 果 有 了新 的 提 升 , 。 要求 就把x 的风 扇直 径 稍 作 增 , 大 特征 。 加 以 提 高 1 5 %的风 扇空 气 流 量 这 样 一 陈 : 那 个风 扇 是 , 一 个 两 级 对转 。 提 高发动机推 重 比 记 : 要 想提 高发 动 机 的 推 重 比 主 要 靠什 么 ? . 来 涵 道 比 就增 大 到 0 , . 3 - , 这 就 是 F 1 19 。 的 升 力风 扇 也 用 整 体 叶 盘 就是 个驱 的生 产 型 号 F ll9 - PW 10 0 在F 一 1 19 主 发 动机 的 前端 伸 出 , , 一 发动 机 的推 力概 念 , 动 轴 来 带 动 升 力风 扇 后 面 则 是 个可 以 全 向转 动 的矢 量 喷管 。 陈 : 除 了涡 轮 前燃 气 温 度 外 有 一 记 : 在讲 发 动 机 推 力 的 时候 , , 我们 I 、 这 个 升 力风 扇 所 产生 的 气 动 升 , . 点就是总 压 比要大 像原 来用 于 。 常 常会 看 到许 多概 念 如 中间 推 力 加 I 力是 很 大 的 可 以 达 到 8 8 3 千牛 空 , “ 飞豹 ” 的英 国斯 贝发 动机 总 压 , , 比 只 有 18 35 , F 1 19 “ 的总 压 比就 达 到 了 ” , 而 民用的 遄达 发动机 甚至 。 达 到 了5 0 当然 总 压 比 , , 一 大 压气 , 机 就 容 易喘振 就 必 须 采 取 相 应 的 技术 措施 。 发动机 涵 道 比 记 : 在 提 到 发 动 机 的 时候 , 总会 。 出现 大 涵 道 比 和 小 涵 道 比 的 概 念 陈 : 因为 涡轮 风 扇 发 动 机 又 叫 做 内外 涵 发 动 机 就 是在普 通 的 涡 , 喷 发 动 机 基 础 上 加 装 由涡轮 带 动 的 3 0 兵 工 科 技 1 2 0 0 9 10 6 专 家访 谈 同 它 在 飞 机 垂 直 起 降 时 吸 气 和 向下 , 气 体 无 法 逾 越 冷 空 气 流 场 进 人飞 机 2 前 部 的 进 气 1 1 这 样 就 避 免 了进 气 , 喷流 形成 , , 一 个高 压 高速 的 冷 空 气 流 “ ” , 场 通俗 的讲就是 冷空气柱 机进气 , 在飞 畸变 的 出现 记 访 。 。 口 与尾 喷 口 之 口和 间构成 了气 柱 障 : 非 常感 谢 您 接 受我 们 的 采 碍 使 得尾 喷 F - 操 纵 喷 管 喷 出的 热 。 n . 垂 直 起 降 时 的 示 意 图 图 中红 色 的 箭 头 表 示 喷 管 排 出 的 热 气 体 而 数 字 1 黄 色 箭 头 所 指 处 即 为进 气 口 蓝 色 的 箭头 则 表 示 升 力 风 扇 吸 气 时产 生 的 冷 空 气 柱 从 匿 中可 以 明 显 看 出 蓝 色 的 冷 空气 柱 正 好 挡 在 进 气 口 与 喷 管 排 出的 热 气体 之 间 形 成 了气 柱 障 碍 这 将 防止 喷 管 排 出的热 气 进 入 进 气 口 发 生 进 气 畸 变 从 而 造 成 发 动 机 喘振 故 障 3 5 “ ” . 。 . “ “ . . 。 , —■蹬 ■ 4 ‰ F 一 3 5 的升 力风 扇 。 该升力风扇为 二 级 对 转结构 气 流 量 为 2 3 0 千 克 /秒 而 且 升 力 风 。 扇 还 可 以在 发动机两 - 15 ' ~ + 30 度 间转 动 与 , ~1 1 1 1 00 出 的两 个 推 力为 8 - 8 3 千 牛 的 操 纵喷 管 及 尾 部 的 矢 量 喷 管 一 起 对飞 机 垂 直 起 降 和 飞 行 姿 态 , 。 进行 控制 和 调 节 记 :从 图 片上 看 , F 13 5 就 是全 向 啧 管了 。 陈:对 F , - 3 5 与F - 22不 一 样 , F - 3 5 发动机 结构图 。 从 图 中可 以 明 显 看 出 , 主 发 动 机 通 过 驱 动 轴 来 带 动升 力风 扇 F _ 2 2 的发 动 机 矢 量 喷 管 是 二 维的 。 F 一 3 5 的 则是 三 F - 维喷 管 “ 。 35 在 技 术上 为什么 显 得珍 ” 一 贵 呢 ? 像 以 前英 国 的 海 鹞 式 A V 8B , , 也是 垂 直 / 距 起 降 战 斗 机 但 短 一 那是 种 亚 音 速 战 斗机 , “ 。 海鹞 的 喷管 ” 涡 轮 风 扇发 动 机 外 涵 道 上 有 两 个 喷 管 尾 部还 有 两 个 喷 管 , , 一 一 可 以转动 垂直 起 降的时候 喷管 向 下 水 平 飞 行 的 时候 喷 口 向后 , 。 记 “ : 海鹞 ” 这 种 用 喷 管产 生 推 一 力 的 方 案 在技 术 上 与 F 同? 35 有什 么 不 陈 :F 一 3 5 原先 是 有 两 个方案 的 一 , 但 波 音 公 司 提 出的 x , 32 方案 最 终 被 一 台架 试 车 中的 F 13 5 发动机 淘 汰 了 为 什 么 ? 其 中有 的 问题 ” 个很关键 “ , X - 3 2 采用 的就 是 类似 , 海 鹞 的 技 术 方案 用 传统 的喷 管来产 生 升力 然 而 垂 直 起 飞 的 时 候 向 下 。 , 的 喷 管 里 喷 出的 气 体 都 是 热 的 因 , 为 这 时飞 机 没 有 向前运 动 因此 进 气 , 口 就 把 周 围 由喷 管 喷 出 的 热 气 都 吸 进 了发 动 机 这 样 发 动 机 就 容 易 喘 , 振 。 X - 3 2 在起 飞 的 时 候 一 , 发动机就 “ 产生 了喘 振 差 , 点 连 飞 机都 摔 L 35 这 个在 术 语 上 我 们 称 之 为 进 气 畸 变 ” 。 X 一 3 2 之 所 以 输 给X " 。 一 , 很大 程 度 上 是 因为 A 4 原 因 而F - 35 的 升 力风 扇 方 案 就 不 2 0 兵 工 科技 / 0 0 9 / 6 3 1