【發動機科普12】第三代高性能軍用渦輪風扇發動機

2021-02-25 航空工業


航空工業,素有「工業之花」的美譽。而航空發動機則是航空工業「皇冠上的明珠」。為了讓大眾進一步了解航空發動機,揭開航空發動機的神秘面紗,中航工業官方微信每周2期進行發動機科普,內容覆蓋基礎的知識,包含未來展望,共36期。回復「發動機科普」+「期號」,例如回復「發動機科普01」即可獲取第一期內容。

第三代高性能軍用渦輪風扇發動機


20世紀60年代,各國曾在民用渦輪風扇發動機的基礎上,發展了幾種用於戰鬥機的加力式或不帶加力燃燒室的低涵道比渦輪風扇發動機,它們的推重比在5左右。顯然,這種發動機滿足不了當時美國空軍提出的、具有高機動性能的第三代戰鬥機,即空中優勢戰鬥機的需求。根據分析,要使「新一代」戰鬥機具有高機動性,必須要求戰鬥機的起飛推重比(即發動機推力/戰鬥機起飛重量)大於1,即發動機的推力要大於飛機起飛總重。為滿足新型戰鬥機推重比大於1的要求,除在飛機結構上以及各種機載設備上,儘量採用各種新材料、新技術以降低重量外,最為關鍵的是要求戰鬥機有一個小巧而非常強壯的「心臟」—推重比為8一級的加力式渦輪風扇發動機。


用於F-16和F-15的第三代F110渦扇發動機

要將加力式渦輪風扇發動機的推重比從5提高到8,首先需要提高發動機的循環參數:即總增壓比與渦輪前燃氣溫度。總增壓比要從60年代中期(以「斯貝」MK202為代表)的20提高到25左右,渦輪前燃氣溫度要由1167℃提高到1400℃左右;其次,也是最為重要的,必須採用當時最先進的技術、科學研究與工業生產中的最新成果。20世紀70年代初,美國首先研製成功推重比為8一級的加力式渦輪風扇發動機F100-PW-100,1974年11月裝有2臺F100-PW-100發動機的F-15戰鬥機開始裝備美國空軍投入服役,這是航空發動機研製史上取得的歷史性重大突破,促使戰鬥機邁入「第三代」的新階段。

我國自行研製的第三代「太行」渦扇發動機


正是由於有了推重比為8一級的加力式渦輪風扇發動機,在1974~1984的10年內,各國相繼研製出眾多的新一代先進戰鬥機。它們有:美國空軍用的F-16(1978年)、海軍用的F/A-18(1980年),歐洲的「狂風」(1980年),前蘇聯的米格-29(1983年)、蘇-27(1984年)等。2005年,在歷經18年的艱苦奮鬥之後,我國自行研製的第三代推重比8一級大推力渦扇發動機「太行」終於實現了設計定型,為我國的第三代戰鬥機提供了一顆強有力的「中國心」。

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