【發動機講堂】WS15--殲20的心臟

2021-03-02 小瓜工大助手

啊哈,大家好啊,我們又見面了~~~昨天是520,不知道大家過得怎麼樣呢?嘻嘻,瓜瓜我還是不拉仇恨了,趕快進入今天的主題吧~

今天我們要介紹的是一臺裝於雙發隱身重型戰鬥機殲20及殲10B的渦扇發動機——渦扇10,又叫做「峨眉」渦扇發動機。我們先來看看它的簡要信息吧:

中文名 類 型

WS-15 三維大推力矢量渦輪風扇發動機

牌 號 總設計師

渦扇15 江和甫

命 名 研製單位

「峨眉」渦扇發動機 中國燃氣渦輪研究院

用 途 生產廠商

軍用渦扇發動機 西安發動機公司

WS-15由606所、624所、614所、410廠、430廠和113廠等單位專家組織研製。「峨眉」航空發動機的技術驗證機在2006年5月首次臺架運轉試車成功。這標誌著我國在自主研製航空發動機的道路上又實現了歷史性跨越,在研製我國第四代中型戰鬥機的徵程上邁出了堅實的一步。2011年中航黎明完成了ws-15驗證機的交付。保節點是2020年完成研製。

其實大家也很想知道,這臺發動機到底能達到什麼程度?我們不妨先看看其他國家中的同類型的發動機吧:

同類型發動機:美國普惠F-119(裝配於F-22)、F-135(裝配於F-35閃電II),俄羅斯土星117S,英國羅羅F-136(裝配F-35),飛馬型發動機(裝配於鷂式)。

大家也許看出點端倪了吧~下面,我們就來了解了解它的詳細信息吧:

我國自行研製的推力推重比為9的渦輪風扇航空發動機的核心機CJ2000(WS-15是CJ-2000的型號研製的代號)於2005年4月14日首次點火成功後,推重比為9的渦輪風扇航空發動機的核心機已於2005年7月上旬在臺架運轉試車時,各種性能完全達到了設計指標,轉速推到地面最高轉速(換算轉速102.2%)(地面轉速和空中轉速可是不一樣的哦,不能看做相等的)「峨眉」航空發動機的技術驗證機在2006年5月首次臺架運轉試車成功。預計,2009年6月「峨眉」發動機的原型機將完成FRET(飛行前鑑定試驗階段),預計2013年3月發動機完成設計定型試驗。

按照飛機任務要求,「峨眉」航空發動機在循環參數選擇上採用較高的渦輪進口溫度、中等總增壓比和比較低的涵道比。採用的新技術主要有損傷容限和高效率的寬弦葉片、三維粘性葉輪機設計方法、整體葉盤結構的風扇和壓氣機、單晶氣冷渦輪葉片、粉末冶金渦輪盤、刷式封嚴、樹脂基複合材料外涵機匣、整體式加力燃燒室設計、陶瓷基複合材料噴管調節片、三元矢量噴管和具有故障診斷和狀態監控能力的雙餘度式全權數字式電子控制系統。發動機由10個單元體組成。

發動機的結構系統可是很複雜的,我們就來了解了解其中的一部分吧:

進氣口:

進氣口採用全鈦結構環形進氣機匣,帶18個可變彎度的進口導流葉片,其前部為徑向支板,後部為可調部分, 前緣則以來自高壓壓氣機的空氣防冰。

風扇:

風扇採用3級軸流式寬弦實心鈦合金風扇葉片,第1級風扇葉片採用寬弦設計,風扇葉片可拆換,帶有中間凸臺。第2和第3級風扇為用線性摩擦焊技術焊接成的整體葉盤結構。風扇機匣是整環結構,風扇轉子作成可拆卸的,即第2級盤前、後均帶鼓環,分別與第1、3級盤連接。增壓比約為4.01。3級靜子和轉子均為三維流設計。

高壓渦輪:

高壓渦輪採用單級軸流式,採用國內第三代單晶渦輪葉片材料、隔熱塗層和先進冷卻結構。單級軸流式,不帶冠,採用氣膜冷卻加衝擊冷卻方式。轉子葉片和導向器葉片材料均為國內第三代單晶材料,葉身上有物理氣相沉積的隔熱塗層。機匣內襯扇形段通過冷卻空氣進行葉尖間隙控制。轉子葉片和導向器可單獨更換。渦輪部件採用單元體結構設計,由渦輪轉子、導向器、渦輪機匣、渦輪後機匣和軸承機匣等五個組件組成。

尾噴管:

尾噴管採用全程可調收斂、擴張式三元矢量噴管—在俯仰方向可作±25°偏轉。從+25°到-25°的行程中只需1.5秒鐘。用於調整飛機俯仰飛行姿態。裝有先進的陶瓷基複合材料的尾噴管調節片。

控制系統:

控制系統採用推力和矢量由雙餘度全權限數字電子控制系統控制(FADEC),按風扇轉速和核心機壓比調節發動機工作,有故障隔離功能。

嗯,想必大家在看的心情激動的同時也注意到了幾個顏色不同的名詞吧?沒錯,這幾個名詞就是我們今天要解釋的以及要留給大家的問題喲~我們先來看看名詞解釋吧:

1.寬弦設計:寬弦葉片具有增加發動機壓氣機喘振裕度、抗外物損傷、提高發動機推力、減少葉片數和減輕重量等優點,日益受到航空發動機製造商的重視,並已在一些發動機上應用這項技術。我國在這項技術研究中也取得了長足的進展。

2.三元矢量噴管:矢量噴口,所謂矢量,就是有方向又有大小的量,顧名思義,矢量噴口就是可以改變噴射方向的噴口,通過改變噴口方向來產生不同方向的加速度,矢量噴口技術對戰鬥機的隱身、減阻,減重都十分有效。二元矢量發動機和三元矢量發動機指在發動機尾噴管上安裝導流系統,使高溫高壓燃氣改變噴出方向,進而改變整機的推力狀態,以完成一系列機動。二元系統的發動機尾噴管只能作上下擺動,高溫高壓燃氣也只能改變上下方向;三元系統的發動機尾噴管可作全方位擺動,高溫高壓燃氣也因此能全方位改變方向。

好啦,今天的內容就算結束了,還有一個名詞「單晶氣冷渦輪葉片」沒有解釋?嘿嘿,那是小瓜留給大家的作業,大家努力的去尋找答案吧~~~

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