發動機課堂第三代高性能軍用渦輪風扇發動機

2021-02-25 航空知識

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  想了解第三代高性能軍用渦輪風扇發動機,先看一段視頻:中國空軍金頭盔飛行員,以及裝備該類發動機的殲11戰鬥機。不是一般的帥啊。


  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低涵道比渦輪風扇發動機,有的還帶有加力燃燒室,它們的推重比在5左右。當時美國空軍提出第三代戰鬥機概念,要求新機作為空中優勢戰鬥機,具有高機動性能。顯然,當時那些發動機滿足不了需求。


▲英國裝備的F-4M戰鬥機,裝備過MK202/203「斯貝」系列渦扇發動機。該機是經典的戰後第二代戰機。


▲我國也曾引進「斯貝」發動機。圖為西安430廠「斯貝」MK202發動機通過150小時持久試車時的合影。該發動機成為「飛豹」戰鬥轟炸機的動力。


▲裝備「秦嶺」發動機的殲轟7A「飛豹」戰機。秦嶺」是進口「斯貝」發動機的國產化改進型。

  根據分析,要使新一代戰鬥機具有高機動性,戰鬥機的起飛推重比(發動機推力/飛機起飛重量)就必須大於1,也即發動機的推力要大於飛機起飛總重。為滿足這一要求,戰鬥機結構及各種機載設備要儘量採用各種新材料、新技術,降低重量。最為關鍵的是,戰鬥機必須要有一個小巧但非常強壯的「心臟」——推重比為8一級的加力式渦輪風扇發動機。

  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發動機為代表)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,是必須採用當時科學研究與工業生產中最新、最先進的技術成果。

  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臺該型發動機的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,促使戰鬥機邁入二戰後第三代的新階段。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。它們包括:美國空軍的F-16(1978年)、海軍的F/A-18(1980年),歐洲的「狂風」(1980年),蘇聯的米格-29(1983年)、蘇-27(1984年)等。

▲普惠F100-PW-100/200發動機剖視圖。


▲如今普惠F100第三代大推力渦扇發動機已經成為一個家族,這是同系列普惠F100-PW-229發動機地面測試照片。該發動機成為F-15、F-16戰鬥機的動力來源。


▲大仰角爬升的F-15。


▲F-16


▲F-16的 F100-PW-229發動機。


▲土耳其兩架F-4與一架F-16進行對抗演習。


▲同系列普惠F100-PW-220U 甚至裝上了X-47B無人攻擊機。美國飛機,動力先行,先有心,再造機,手到擒來,不耽誤事。


▲歐洲第三代大推力渦扇發動機——EJ200。


▲裝備EJ200發動機的EF2000戰鬥機,機動性能非常優秀。


▲俄系經典AL-31F第三代渦扇發動機,同系發動機是蘇-27系列戰鬥機的心臟。


▲中國殲11戰鬥機(蘇-27)


▲另一款俄制發動機RD-33,用於早期型號的米格-29「支點」戰鬥機。


▲支點永恆。

  看「假想敵」F-16與F-15的空中格鬥,盡顯第三代渦扇發動機動力優勢。點這裡:


  2005年,在歷經18年的艱苦奮鬥之後,我國自行研製的推重比8一級的第三代大推力渦扇發動機「太行」終於設計定型,為我國的第三代戰鬥機提供了一顆強有力的「中國心」。


▲國產「太行」發動機。


▲疑似裝備「太行」的殲-10B試飛驗證機。


▲裝備「太行」的國產殲11B戰機,至此我國終於徹底改造了蘇-27。

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