你一定感興趣!嘆為觀止的航空發動機

2021-02-19 OK智能製造

　　航空發動機作為飛機的心臟，被譽為"工業之花"，它直接影響飛機的性能、可靠性及經濟性，是一個國家科技、工業和國防實力的重要體現。目前，世界上能夠獨立研製高性能航空發動機的國家只有美國、俄羅斯、英國、法國等少數幾個國家，技術門檻很高。

　　全球最大的三家航空發動機巨頭是美國的通用電氣和普惠、英國的羅羅，佔據全球 70%左右的市場份額，美國通用公司處於市場絕對老大地位

美國通用電氣的航空發動機

　　通用電氣（簡稱GE）的航空發動機譜系極為廣泛，覆蓋了商用航空、通用航空和大量軍用飛機，波音、空客、巴航工業、龐巴迪和我國的C919上都能看到GE的身影。


　　世界上單臺引擎推力最強的民航發動機GE90、最優越的民用引擎CF6-80C/E、最強大的渦輪軸發動機CT7-8系列都是GE的傑作，波音737使用廣泛的CFM56發動機也是GE牽頭研發的。


▲通用電氣製造的GE90

　　GE90發動機是由通用電氣公司研製的的高涵道比商用超大推力渦扇發動機，GE90-115B這一型號的發動機是金氏世界紀錄所記載的世界上推力最大的航空發動機，地面臺架試驗中曾經達到過56.9噸的最大推力。GE90在1995年11月正式投放商業市場，目前用于波音777系列客機。

　　現在我國三大航逐漸接收的777-300ER遠程飛機都是由GE90-115B提供的動力，如果你坐國航飛機去北美，可以留意一下這個翅膀下的大傢伙。


▲國航 777-300ER配備GE90航空發動機

　　F404是由通用電氣開發的靜推力10500-19000磅（85kN）級的帶加力渦輪風扇發動機，當前美國艦載機的主力F-18系列飛機，都是由F404提供的動力。

▲F-18飛機配置 F404發動機


▲B-2隱形轟炸機

　　B-2隱形轟炸機的中央機身兩側的發動機艙內安裝了4臺GE F118-110非加力渦扇發動機，每臺額定靜推力8,618千克。

英國羅羅的航空發動機

　　英國的羅爾斯·羅伊斯公司主要研發和生產渦輪產品，比如航空發動機、船用發動機，軍用和民用的都有。


▲斯貝MK202的渦輪風扇發動機

　　上個世紀60年代開始發展了一款名為斯貝MK202的渦輪風扇發動機，被美軍用於經典的F-4鬼怪式艦載戰鬥機上，我國在70年代引進後進行國產化，現在飛豹戰機上用的渦扇9秦嶺發動機就是引進斯貝MK202技術，國內組裝的產品。


▲國產秦嶺渦輪風扇發動機裝備飛豹戰機


▲飛豹殲擊轟炸機

　　羅爾斯·羅伊斯公司在民用航發領域佔據全球第二的位置，羅·羅的主打產品為Trent系列發動機，這是一款高涵道比的渦輪風扇發動機，該系列推力範圍可覆蓋24噸至42噸，空客和波音主打機型都使用了Trent系列。


　　波音777-200系列使用的是Trent884，推力為37噸，當然還有更高的，推力在41噸的也有，Trent800系列在波音777家族中的份量是非常大的，接近一半的波音777都使用該系列的發動機。


美國普·惠的航空發動機

　　普萊特·惠特尼（簡稱普·惠）是一家位於康乃狄克州的航空發動機生產商，普惠從活塞式航空發動機起家，與美國航空工業一起成長，軍用領域一直保持強大競爭力，民用領域幾起幾落，隨著齒輪傳動技術的提出，市場份額和野心也在不斷擴張。



▲普惠的核心技術：齒輪傳動箱

　　這麼一個安裝在發動機內部的齒輪箱要在輸出極高動力的情況下，保證絕對的可靠，難度可想而知。

　　普·惠公司可能知道的人較少，那麼說美軍的F-22戰鬥機那就家喻戶曉了，F-22的F-119發動機就是普·惠公司生產的。



▲普·惠 F-119發動機


▲上圖為已經完成首飛的龐巴迪C系列飛機，也是第一種將投入商業運營的普惠齒輪傳動發動機。

　　普惠的子公司加拿大普惠公司還是世界上最大的渦槳和渦軸發動機供應商，很多直升機和渦槳飛機都採用加拿大普惠的發動機，包括我們熟悉的國產新舟60飛機。


▲新舟60飛機使用普惠PW-127J自由渦輪發動機

航空發動機的工作原理

　　空氣通過進氣道減速增壓，並以最小的流動損失進入到壓氣機。壓氣機以高速旋轉的葉片對空氣做功壓縮空氣，提高空氣的壓力。高壓空氣進入燃燒室，在燃燒室內與燃油充分混合後燃燒，產生高溫高壓的氣體進入渦輪。高溫高壓的氣體首先在渦輪中膨脹，推動渦輪高速旋轉帶動風扇（渦扇發動機的主要推力由風扇產生）和壓氣機。隨後燃氣在尾噴管中繼續膨脹，提高燃氣速度，使之高速噴出，產生推力。

3D動畫直觀講解航空發動機工作原理：

航空發動機的實驗測試

　　一臺新型航空發動機研製過程中，發動機的試驗總時數可高2~4萬小時。為了保證航空發動機及其系統的可靠工作，必須進行多種嚴格的試驗，以保證發動機的最終可靠性，包括測試各種極端的環境：上萬英尺高空和極其嚴寒的天氣，在發動機結冰情況下是否仍能正常工作。

　　GEnx發動機通過每秒攝入1270kg的水、氣和冰混合物，模擬高海拔的冷凍條件。


　　GE9X測試將持續數月，以測試發動機系統以及氣動性能、機械驗證和氣動熱力學系統驗證的相關數據。

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