国内外航空发动机简介秘.ppt
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1、航空发动机原理航空发动机原理国内外航空发动机发展概况国内外航空发动机发展概况 授课人:授课人:单单 位位:厦门大学航空系厦门大学航空系*学年秋季学年秋季2 21航空发动机研究概况2国产飞机与配装的发动机3国外飞机与配装的发动机4国外发动机相关研究计划主要内容主要内容3 31航空发动机研究概况2国产飞机与配装的发动机3国外飞机与配装的发动机4国外发动机相关研究计划主要内容主要内容4 4第三代现役战斗机的发动机第三代现役战斗机的发动机美国:美国:F100系列、系列、F110系列、系列、F404系列;系列;欧洲:欧洲:RB199系列、系列、M88系列;系列;俄罗斯:俄罗斯:-33、-31系列系列主要
2、指标:主要指标:推重比:推重比:78;涡轮前燃气温度:涡轮前燃气温度:1600K左右;左右;增压比:增压比:2030;单级压气机增压比:单级压气机增压比:1.31.6;涵道比:涵道比:0.60.8;均采用短环形燃烧室。均采用短环形燃烧室。1.1 1.1 发达国家的航空发动机发达国家的航空发动机5 5第四代(现役研制中)发动机第四代(现役研制中)发动机美国:美国:F119F119、F120F120(现役)(现役)欧洲:欧洲:EJ200EJ200;法国:法国:M88-2M88-2;俄国:;俄国:-41-41。主要性能:主要性能:推重比:推重比:910;涡轮前燃气温度:涡轮前燃气温度:1900K左右
3、左右;具有超音速巡航能力(具有超音速巡航能力(M=1.51.6););具有矢量推力和隐身能力;具有矢量推力和隐身能力;零部件减零部件减1倍,可靠性高倍,可靠性高1倍,耐久性高倍,耐久性高2倍,费用降倍,费用降2530。第五代发动机第五代发动机处在预研中,美国计划处在预研中,美国计划20202020年前服役。年前服役。主要指标:主要指标:发动机推重比达到:发动机推重比达到:16201620;零部件更减,可靠性更高,耐久性更长,费用降更低。零部件更减,可靠性更高,耐久性更长,费用降更低。1.1 1.1 发达国家的航空发动机发达国家的航空发动机6 6 现役和在研发动机 WP-6系列:基本退役 WP
4、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1215一级发动机的预先研制。1.2 1.2 我国航空发动机现状我国航空发动机现状7 70 01 12 23 34 45 56 67 78 89 910101111121213131414151516
5、1617171818191920201950195019601960197019701980198019901990200020002010201020202020推推重重比比IHPTET-II技术目标技术目标A31F404F100M53WP13WS9WP7甲P-29WP7WP6P11-300J79P9B-1AVONJ47RB199F110WSXX昆昆 仑仑IHPTET-I技术目标技术目标IHPTET-III技术目标技术目标EJ200M88F119VAATE 美英美英 俄罗斯俄罗斯 法国法国 中国中国(10A10A:7.57.5)落后)落后2525年年1.3 1.3 国内外航空发动机发展趋势国
6、内外航空发动机发展趋势8 8参参 数数F100F100PWl00PWl00F1OOF1OOPw229Pw229F110F110CEl00CEl00F11OF11OCEl29CEl29F404F404GE400GE400F404F404F404F404RB-199RB-199A31A31加力推力加力推力(kN)(kN)105.86105.86129.40129.40122.68122.68129.0129.071.1771.1796-10296-102100-100-10710775.2775.27122.58122.58加力耗油率加力耗油率Kg/(daN.h)Kg/(daN.h)2.0362.
7、0361.051.051.8661.8662.252.251.9991.999不加力推力不加力推力(kN)(kN)65.3865.3879.2079.2074.0674.0647.0747.0742.9542.9577.1777.17不加力耗油率不加力耗油率(kg/(daN.h)(kg/(daN.h)O.694O.694O.785O.7850.8260.8260 0,6565O.785O.785空气流量空气流量(kg/s)(kg/s)103.40103.40122.5122.512212263.563.5111.3111.3涵道比涵道比O.63O.63O.36O.36O.87O.87O.81O
8、81O.34O.341.101.10O.6O.6涡轮前温度前温度(K)(K)1606160617281728165516551590159016651665总增增压比比2525323230302525252529.4729.47推重比推重比7.77.77.787.787.27.27.3887.3888.5-98.5-99.59.57.387.387.127.12使用使用时间(年年)1974197419841984197919791982198219841984飞机型号机型号F15C,F15C,F16F16F15E,F15E,F16CF16CF/A-18F/A-18“狂狂风”苏-27-271.
9、4 1.4 现役主要发动机的性能参数现役主要发动机的性能参数9 9参参 数数F120F120M88M881 1EJ200EJ200P2000P2000加力推力加力推力(kN)(kN)155.7155.784.884.890.090.0120.1120.1加力耗油率加力耗油率(kg(kg(daN(daNh)h)2.3052.3051.8401.840不加力推力不加力推力(kN)(kN)111.19111.1954.4054.4060.060.080.180.1不加力耗油率不加力耗油率(kg(kg(daN(daNh)h)O.62O.620.810.81推重比推重比lOlO9.69.61010总增增
10、压比比252524.524.52525涡轮前温度前温度(K)(K)19501950184318431803180318231823涵道比涵道比O.2O.2O.5O.5O.4O.40.60.6装装备飞机机ATF(F23)ATF(F23)“阵风”EF2000EF2000MIG2000MIG20001.5 1.5 推重比推重比1010一级发动机性能参数一级发动机性能参数10101航空发动机研究概况2国产飞机与配装的发动机3国外飞机与配装的发动机4国外发动机相关研究计划主要内容主要内容歼歼-6机身长:机身长:14.9米米机身高:机身高:3.88米米翼展:翼展:9.2米米最大飞行速度:最大飞行速度:1.
11、45马赫马赫最大起飞重量:最大起飞重量:10000千克千克最大飞行高度:最大飞行高度:17900米米武备:武备:330毫米机炮,炸弹,空空毫米机炮,炸弹,空空导弹;导弹;发动机:发动机:2台台WP-6涡轮发动机涡轮发动机乘员:乘员:1人人国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国涡喷涡喷6装机对象装机对象:歼歼-6、强、强-5 涡喷涡喷6是是1958年由黎明发动机制造公司根据前苏联提供的年由黎明发动机制造公司根据前苏联提供的-9技术资料技术资料开始试制的开始试制的 。国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国歼歼-7 机身长:机身长:14.89米米机身高:机身高:4.10米
12、米翼展:翼展:7.15米米最大飞行速度:最大飞行速度:2175千米千米/小时小时标准起飞重量:标准起飞重量:7531千克千克乘员:乘员:1人人发动机:发动机:1台台WP7B涡轮发动机;涡轮发动机;最大飞行高度最大飞行高度:18200米;最大米;最大航程:航程:2000km左右左右武备:武备:2门门30毫米机炮,毫米机炮,PL-2/-2A/-5B/-7/空空导弹,炸弹,火空空导弹,炸弹,火箭。箭。国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国涡喷涡喷7涡喷涡喷7甲涡轮喷气发动机甲涡轮喷气发动机装机对象:装机对象:歼歼-7;歼歼-8白天型;歼白天型;歼-7;歼歼-7H、歼、歼-7L和歼和歼-
13、7出口型出口型涡喷涡喷7是黎明发动机制造公司于是黎明发动机制造公司于1963年按前苏联年按前苏联11-300发动机开始仿制的发动机开始仿制的 国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国歼歼-8歼歼-8IIM歼歼8-II由沈阳飞机制造厂制造由沈阳飞机制造厂制造机身长:机身长:21.59米;机身高:米;机身高:5.41米;翼展:米;翼展:9.34米;米;最大飞行速度:最大飞行速度:2马赫;马赫;乘员:乘员:1人人最大起飞重量最大起飞重量:17800千克;千克;最大航程:最大航程:1900km;最大飞行高度:最大飞行高度:20020米米发动机:发动机:2台涡喷台涡喷-13B;武备:武备:1
14、23毫米双管机炮毫米双管机炮,PL-2B,PL-7空空导弹空空导弹,炸弹,炸弹,3个个副油箱。副油箱。歼歼-8(J-8)超音速战斗机超音速战斗机 歼八歼八II战机战机国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国涡喷涡喷13装机对象装机对象:WP13J-7飞机飞机WP13AJ-8、J-8(02)WP13FJ-7EWP13FIJ-7A/J-7D 黎阳航空发动机公司和贵州航空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工业集团第二设计所在总结WP7和和WP7乙改进与研制的基础上并参照国乙改进与研制的基础上并参照国外同系列成熟发动机,与成都发动机外同系列成熟发动机,与成都发动机公司共
15、同研制了公司共同研制了WP13发动机。发动机。涡喷涡喷13AII型发动机型发动机 国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国昆仑发动机昆仑发动机(WP14)装机对象装机对象:J-8国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国JHJH7 7飞豹飞豹机身长:机身长:22.325米米 机身高:机身高:6.575米米翼展:翼展:12.705米米最大飞行速度:最大飞行速度:最大飞行速度:最大飞行速度:1.7马赫马赫最大起飞重量:最大起飞重量:28457千克千克乘员:乘员:2人人最大飞行高度:最大飞行高度:15500米米作战半径:作战半径:1650千米千米发动机:发动机:2台台 WS9
16、涡轮发动机涡轮发动机武备:武备:23毫米双管机炮;毫米双管机炮;PL-5空空导弹空空导弹 C-801,C-802对舰导弹,最大载弹量对舰导弹,最大载弹量6500千克千克FBC-1“飞豹飞豹”战斗机战斗机国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国涡扇涡扇9(秦岭秦岭)WS9涡轮风扇发动机结构涡轮风扇发动机结构 装机对象装机对象:歼击轰炸机歼击轰炸机JH7 涡扇涡扇9双转子加力式涡轮风扇发动机是西安航空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发动机公司根据1975年年12月月13日中国技术进口总公日中国技术进口总公司与英国罗尔斯司与英国罗尔斯罗伊斯公司签订的罗伊斯公司签订的斯贝
17、斯贝MK202发动发动机专利许可权和生产合同制造的。中国代号为机专利许可权和生产合同制造的。中国代号为WS9。英国英国MK202发动机装用于英国发动机装用于英国“鬼怪鬼怪”(Phantom2)F-4K和和F-4M上,中国的上,中国的WS9发动机原发动机原拟装用于中国的歼击机或歼轰机上。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国产飞机与配装的发动机中国中国歼歼-10 中国第一种国产第四代轻型战斗机,为三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。采用纳多目标处理能力和对海对地攻
18、击能力。采用纳米技术研制的陶粉涂料具有隐身性。米技术研制的陶粉涂料具有隐身性。机长:机长:14.57米米机高:机高:4.78米米翼展:翼展:8.78米米最大起飞重量:最大起飞重量:19,277千克千克发动机:发动机:1台台AL-31FN涡扇发动机或涡扇涡扇发动机或涡扇-10涡扇发动机涡扇发动机最大推力:最大推力:112.6千牛千牛(AL-31FN)最大过载:最大过载:7G(持续持续)/10G(瞬时瞬时)最大速度最大速度:2.0马赫马赫最大升限最大升限:18000米米作战半径作战半径:1100公里公里最大航程最大航程:2500公里公里最大起飞重量最大起飞重量:19277公斤公斤载弹量载弹量:70
19、00公斤公斤 歼歼-10(J-10)轻型空中优势战斗机轻型空中优势战斗机 国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国歼歼-11(俄罗斯(俄罗斯:SU27)机身长:机身长:21.935米;米;机身高:机身高:5.932米;米;翼展:翼展:14.7米;米;发动机发动机:两台两台LyulkaAL-31F;涡扇发动机涡扇发动机最大飞行速度:最大飞行速度:2.35马赫;马赫;最大起飞重量最大起飞重量:30000千克;千克;作战半径作战半径:1500千米;千米;最大飞行高度:最大飞行高度:18000米;米;乘员乘员:2人;人;武备:武备:一门一门30毫米毫米GSh-301-1机炮,空空导机炮,空
20、空导弹,炸弹,火箭发射器,最多弹,炸弹,火箭发射器,最多10个外挂。个外挂。我国从俄罗斯引进的苏我国从俄罗斯引进的苏-27,国内编号为,国内编号为歼歼-11,装备有,装备有AA-11红外近距格斗导弹、红外近距格斗导弹、R77和和Kh-31反舰导弹,也可装备国产霹雳系反舰导弹,也可装备国产霹雳系列空空导弹。列空空导弹。国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国AL31AL31AL31AL31F(F(F(F(A-31)发动机发动机发动机发动机最大加力推力最大加力推力(daN)12258中间推力中间推力(daN)7620加力耗油率加力耗油率kg/(daNh)2.00中间状态耗油率中间状态耗
21、油率kg/(daNh)0.795推重比推重比8.17(按前苏联关于发动机干质量标准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按国际上一般规定计算)空气流量空气流量(kg/s)112.0涵道比涵道比0.60总增压比总增压比23.8涡轮进口温度涡轮进口温度()1392最大直径最大直径(mm)1300长度长度(mm)4950质量质量(kg)1530(按前苏联标准按前苏联标准)1750国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机中国中国2323进进气气口口进进气气机机匣匣为为全全钛钛结结构构,有有23个个可可变变弯弯度度的的进进口口导导流流叶叶片片,导导流流叶叶片片前前缘缘固固定定,
22、由由来来自自高高压压压压气气机机第第7级级的的空空气气防防冰冰,后部则为可调叶片。后部则为可调叶片。风风扇扇4级级轴轴流流式式,增增压压比比为为3.6。整整个个风风扇扇为为全全钛钛结结构构。前前3级级转转子子叶叶片片带带有有阻阻尼尼凸凸台台。整整个个风风扇扇转转子子用用电电子子束束焊焊焊焊为为一一个个整整体体构构件件。第第4级级转转子子叶叶片片对对应应的的外外机机匣匣上上,带带有有机机匣匣处处理理环环腔腔,开开有有400个个斜斜槽槽,用用以以提提高高风风扇扇的的稳稳定定工工作作裕裕度度。第第4级级出出口口整整流叶片为双排的串列叶栅。流叶片为双排的串列叶栅。高压压气机高压压气机9级轴流式。第级轴
23、流式。第13级盘用电子束焊焊在一起,而级盘用电子束焊焊在一起,而第第46级盘同样用电子束焊焊为一个整级盘同样用电子束焊焊为一个整体。第体。第79级则为单盘,级则为单盘,而用长螺栓与而用长螺栓与6级盘连在一起,第级盘连在一起,第16级盘为钛合金构件,第级盘为钛合金构件,第79级则用耐热合金制成。第级则用耐热合金制成。第15级转子叶片用钛合金制成,级转子叶片用钛合金制成,第第69级转子叶片用耐热合金制成。所有级转子叶片用耐热合金制成。所有9级的榫头均为环形燕级的榫头均为环形燕尾槽式榫头。进口导流器和尾槽式榫头。进口导流器和1级导流器均由钛合金制成并级导流器均由钛合金制成并装在装在一个由钛合金制成的
24、前机匣上。进气导流器和第一个由钛合金制成的前机匣上。进气导流器和第12级导流器,级导流器,共三排是可调的。共三排是可调的。18级导流器均为悬臂式结构,出口导流器也级导流器均为悬臂式结构,出口导流器也是双排串列叶栅。是双排串列叶栅。国产飞机与配装的发动机国产飞机与配装的发动机AL31AL31F F2424燃燃烧烧室室环环形形。有有28个个双双油油路路离离心心式式喷喷嘴嘴,两两个个点点火火装装置置和和半半导体电嘴。导体电嘴。涡涡轮轮高高低低压压涡涡轮轮均均为为单单级级。高高压压涡涡轮轮导导向向器器共共有有14组组,每每组组3个个叶叶片片。高高压压涡涡轮轮转转子子叶叶片片共共90片片,不不带带冠冠,
25、榫榫头头处处带带有有减减振振器器。低低压压涡涡轮轮导导向向器器共共11组组,每每组组亦亦为为3个个叶叶片片。转转子子叶叶片片亦亦为为90片片,带带冠冠。低低压压涡涡轮轮轴轴的的特特点点是是前前后后分分为为三三段段,前前、后后段段由由耐耐热热不不锈锈钢钢制制成成,中中段段由由钛钛合合金金制制成成,三三段段间间以以“叉叉型型”结结构构用用径径向向销销钉钉连连为为一一体体。高高、低低压压涡涡轮轮的的4排排叶叶片片均均为为气气冷冷式式叶叶片片,总总冷冷气气量量占占内内涵涵空空气气流流量量的的17.5%,其其中中直直接接引引自自第第二二股股气气流流的的为为7.5%,主主要要冷冷却却高高压压涡涡轮轮导导向
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