代战斗机发动机的结构特点.ppt
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1、第四代战斗机发动机结构特点,提 纲,1 战斗机发动机发展现状及趋势 2 第四代战斗机发动机的总体特点 3 第四代战斗机发动机的新结构技术,1 战斗机发动机发展现状及趋势,1.1 第三代战斗机发动机及其衍生发展 1.2 第四代战斗机发动机的发展现状 1.3 先进航空发动机技术的发展趋势,1.1 第三代战斗机发动机及其衍生发展,现役主力战斗机为第三代喷气式战斗机 始于上世纪60年代末、70年代初,越南战争的检验,美、俄飞机的较量,提出新的战术技术要求 要求发动机高性能参数 研制观念转变,开始重视结构完整性 衍生发展,美国,空中优势战斗机F-15, F-16, F/A-18 F100, F110,
2、F404 F100-220, 229 F110-120, 129, 132 F414,欧洲,之前主战机种以美国F-4, F-5为主,有法国幻影系列,瑞典 联合研制狂风,法国幻影2000,瑞典 RB199, M53,苏联/俄罗斯,冷战时期,与美国抗衡,先进战术战斗机(重,轻) RD-33, AL-31F RD-33M, RD-93, RD-133 AL-31FN, AL-31FP, 117S,1.2 第四代战斗机发动机的发展现状,始于上世纪80年代初,苏联第三代战斗机开始服役,美国为领先苏联,开始下一代战斗机发动机研制 欧洲:合作研制欧洲战斗机EF2000台风, 法国独自研制阵风 俄罗斯第四代战
3、斗机的起步较晚,上世纪90年代以来,Su-27的改进改型:Su-30,Su-33,Su-34,Su-35,验证机:Su-47,MIG1.44,现在与印度联合研制PAK FA,美国,美国ATF计划(先进战术战斗机):超音速巡航,非常规机动、短距起落,隐身,加力推重比提高20 YF119(胜出), YF120(失败) F/A-22,太昂贵,又发展JSF(F-35) F135, F136(备用发动机) F136前途未卜,2009年5月,奥巴马及国防部长盖茨不支持F136,欧洲,80年代初,欧洲(包括法国)计划联合研制EFA2000,后法国退出独立研制阵风,英、德、意、西联合研制EF2000 英、德、
4、意、西联合研制EJ200发动机 法国独立研制M88发动机,M88-2 与美国F119、F135、F136有差距,俄罗斯,为与美国抗衡,上世纪90年代,验证机Su-47金雕,MIG 1.44 联盟发展,土星发展AL-41 以Suhoi为主,研制第四代(俄称第五代)战斗机PAK FA,又拉印度加入 AL-41F,发展不顺利,中期以117S(AL-31F的重大改型)进行试飞,1.3 先进航空发动机技术的发展趋势,上世纪80年代末,美国IHPTET计划,2005年结束 本世纪初,美国VAATE计划,至2017年 欧洲: 俄罗斯:,IHPTET计划,VAATE计划,未来战斗机?,是否会继续研制发展类似第
5、三、第四代喷气式战斗机的下一代有人驾驶先进战斗机,不得而知 无人战斗机备受关注 美国: 欧洲:,2 第四代战斗机发动机的总体特点,2.1 美国 F119、F135、YF120、F136 2.2 欧洲 EJ200、M88 2.3 俄罗斯 AL-41、117S,2.1 美国,F-22用发动机 F119-PW-100,总压比 35 涵道比 0.2 涡轮前燃气温度 18501950 K 3+6_1+1 反向转动的双转子 推力 157.5 kN 推重比 10.0,F119与F100比较,F100到F119的发展进程,代表了现化军、民用发动机的发展趋势,即发动机性能、可靠性不断提高,寿命越来越长。 这是由
6、于广泛采用了先进的设计与制造技术、先进的金属与非金属材料等,使发动机的循环参数不断提高,结构越来越简单,零件数越来越少,零部件重量不断减少所得到的结果。,F119与F100比较,F119的某些特点,1. HPT用中介轴承支承于LPT (PW6000) 2. 空心宽弦风扇叶片 3. 整体叶盘(凤扇、压气机) 4. 高压比压气机 5. 弯曲静叶(高压压气机) 6. 浮壁式燃烧室 7. 气动式喷咀 8. 反转高、低压涡轮 9. 单级高温涡轮 10. 双重热处理涡轮盘 11. 矢量喷口 12. 阻燃钛合金 Alloy C:压气机机匣、加力筒体、喷口调节片),F119与F100比较,F100(上图) F
7、119(下图),转子支承方案,普.惠的传统设计 JT9D、PW2000、PW4000、F100、V2500,转子支承方案,GE公司的设计 F101、F110、F404、CFM56,YF120 (1),变循环 可调外涵通道 (2级风扇后) 固定外涵通道 (1级HPC后) 可变面积的掺混器(LPT后),YF120 (2),反转涡轮无低压涡轮导向叶片 风扇仅 2 级,HPC 5 级 总叶片排数比 F119 少 5 排,2.2 欧洲,EJ200,2.3 俄罗斯,3 第四代战斗机发动机的新结构技术,3.1 风扇 3.2 压气机 3.3 燃烧室 3.4 涡轮 3.5 加力燃烧室 3.6 喷管,3.1 风扇
8、,F119 F135 YF120 F136 EJ200 M88 117S AL-41,3.2 压气机,(2)风扇,传统的风扇叶片,叶身带中间突肩 作用: 振动、FOD 相互抵紧形成一环,风扇叶片,带凸肩叶片 问题 制造 强度 性能,宽弦风扇叶片,采用宽弦解决抗 FOD、振动 采用空心或复合 材料以减重 GE90 复合材料 RB211-535E4 蜂窝芯 TRENT DB/SPF PW4084、F119 铣槽,宽弦风扇叶片,扩散连接/超塑性成型 (DB/SPF)宽弦风扇叶片 带蜂窝芯 的宽弦风 扇叶片,圆弧形榫头、榫槽,GE : TF39、CF6、F101、 F404、F110 PW: F100
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