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对比中美俄三国 三代大推力涡扇发动机

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航空发动机作为飞机的心脏,被誉为“工业之花”,它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性,是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。目前,世界上能够研制第三代大推力发动机的仅有中、美、俄三个国家,能独立研制第四代发动机的国家仅有中美两国。本文将立足公开资料,为您详尽对比中美俄三国三代大推力发动机。


IP属地:江苏1楼2014-04-22 20:16回复
    一般来说,我们将进气流量为100KG/S或推力大于100KN的涡扇发动机划为大推力涡扇发动机,世界上第三代大推力涡扇发动机主要有俄罗斯的AL31系列,美国的F100/F110系列及中国的WS10系列。由于网络上关于国产发动机的资料数据严重不统一,相关报道带有政治色彩,所以先锋相当长的一段时间都在关注国产发动机的消息,本文力求为大家还原真正的太行发动机。


    IP属地:江苏2楼2014-04-22 20:17
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      2006年2月24日,中国航空报头版刊登了我国首台有自主知识产权大推力军用加力涡扇发动机太行发动机定型的消息,从此中国成为世界上第三个拥有大推力涡扇发动机的国家。说到发动机,首先要说的就是核心机。 80年代初期,我们搞到一批CFM56-3,这种发动机的核心机就是F101的核心机,而F101的核心机的衍生就是F110的核心机。F110是一种十分优秀的发动机。它的生产商是通用电气公司,简称GE。80年代初期,GE公司通过以先进发动机核心机为基础,不断吸取各种预先研究计划和部件改进计划中获得的成熟技术以及直接移植使用中的发动机技术,研制出性能高、可靠性好、寿命长、使用维护成本低、研制风险小的F110系列发动机。


      IP属地:江苏4楼2014-04-22 20:18
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        F110是以F101的核心机和F404的风扇喷管等技术为基础研制的一种推重比7的涡扇发动机。 据型号总师张恩和透露,早期太行的最大推力在132KN,推比7.5(按照中国军用标准计算),涡前温度1474℃,这么高的涡前温度在三代发动机中也是少见的。相比之下,AL31F前涡温度1392℃,F110系列发动机前涡温度均在1427℃以上。AL31F涵道比为0.57,F110-GE-100涵道比0.87,F100-GE-129涵道比将至0.76,WS10A的涵道比为0.78。可以看见,AL31F的涵道比是大推力涡扇中比较小的。涵道比小带来的优点就是高空剩余推力大,对空气依赖程度小,而涵道比过大,就会造成高空推力急剧下降。其实对比推力的最好方式是看推力曲线,发动机在不通高度、速度相对应的速度是不一样的,但是由于AL31F和太行很难甚至根本找不到推力曲线的图,所以无法对比,也很难妄下结论。


        IP属地:江苏5楼2014-04-22 20:18
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          WS10A的推重比与F110-GE-129相当,推重比大于F110-GE-110的7.07,大于F100-pw220的7.4,仅小于F100-pw-100的7.8。虽然F110-pw100的推重比比较大,但是实际上这款发动机的性能是十分不稳定的,出的故障层出不穷, 主要有悬挂失速,燃油泵、涡轮转子、静子多次出现可靠性问题,如涡轮叶片超温、烧伤、断裂等,使F-15得到一个“机库皇后”的绰号。造成F100可靠性、耐久性不高的原因是多方面的,但重要原因是在设计之初单纯追求推重比指标而忽视了发动机的可靠性、耐久性和维护性。 之后,F110非常无奈得加大了涵道比和降低了推重比谋求发动机的稳定。虽然F1100系列发动机的寿命超高,首翻寿命1000小时,甚至超过AL31F的总寿命900小时,但是其推重比是相当低的,仅仅和AL31F的7.14(按照俄罗斯军标推重比8.17,按照中国军标6.948)相当。而且涵道比相当大,一度达到0.87。


          IP属地:江苏6楼2014-04-22 20:20
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            AL31F虽然寿命十分短暂,仅900小时,首翻寿命仅300小时,但是性能是很不错的,虽然其制造工艺及材料并不先进,但是却提供了非常不错的性能。其推力达到122.8千年,油门相应快速,加速性能优良。 安装AL-31F-M1改进型发动机的苏-27飞机,在11000m高度上从 300km/h加速到1200km/h飞行速度的时间比原型飞机减少了26s。由此,可使飞机在空战中更具有加速性好的优势。虽然AL31F推重比并不是很高,但是其加速性能很好,战机在近距格斗时会掉速度、掉高度,仅仅靠强劲的推力是不够的,AL31F更好的加速性能使得SU27即使在整机推重比不高的情况下爬升能力优于安装F110的F15。


            IP属地:江苏7楼2014-04-22 20:20
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              中国早期的WS10A核心机技术源于CFM56,注定其性能与F110类似,但是中国是非常幸运的,在大量装备AL31F发动机情况下自然清楚其优点,按照兔子一贯的坑蒙拐骗偷抢加抄袭技能点满,自然会参考AL31F的设计。 1996年,江和甫协同刘大响院士负责组织“九五”国防重大背景的预研项目,测绘仿制AL-31F的核心机,组织完成了AL-31F的高压压气机、燃烧室、涡轮三大核心部件等比例的测绘仿制的工作,为WS10A日后的改进型号埋下了伏笔。


              IP属地:江苏8楼2014-04-22 20:21
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                图为安装WS10B的歼16战斗机,其蓝色的加力燃烧室是区分WS10A和WS10B的重要特征。


                IP属地:江苏9楼2014-04-22 20:22
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                  AL31F的喘振裕度大,沿袭苏联一贯的粗暴风格,总增压比为23.8,F100系列增压比为25,到了F110总增压比居然达到30.4(增压比小,喘振裕度大,增压比大,喘振裕度小,但是省油) 压气机都是按给定的进气条件、转速、增压比和空气流量设计的,但其工作状态(工作环境的温度、压力、转速和空气流量等)实际上是变化的,压气机在各种工作状态下的性能称为压气机特性。在一定转速下,当压气机的增压比增大到某一数值时,压气机就会进入不稳定的工作状态,很容易发生喘振,使整个系统产生低频大振幅的气流轴向脉动,甚至会发生瞬间气流倒流的现象。压气机喘振可能导致叶片断裂、结构损坏、燃烧室超温和发动机熄火停车。
                  发动机的总增压比取决于每一级风扇、压气机压比的总和,总压比的数值可以影响发动机的燃油效率和喘振裕度,而风扇和压气机的数量直接决定了发动机的推重比。


                  IP属地:江苏10楼2014-04-22 20:22
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                    IP属地:江苏11楼2014-04-22 20:23
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                      在太行的早期型上,其高压涡轮叶片采用的是DZ125定向凝固合金,但定型批产采用DD6单晶合金,涡轮盘据信早期型应用的是GH4169高温合金,量产型使用高温粉末冶金涡轮盘。如今已经开始应用FGH96粉末冶金。中国已经研制出新一代高性能铌钛铝合金,比一般第三代发动机是试用的镍基单晶叶片轻了一半的重量,达到世界先进水平,这一超过运用到太行发动机上,必定再次提高其推重比。高低压涡轮采用对转结构,这在第三代发动机上是极其罕见的,美国也只是在第四代发动机F119上开始采用了对转结构,这种设计能减少飞机作机动飞行时作用于发动机机匣上的载荷,使机匣可以作得轻些;还可以省去低压涡轮导向器,使发动机零件数、长度、重量均减少。


                      IP属地:江苏13楼2014-04-22 20:24
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                        太行要是行了,相信峨眉的进度也能随着经验的积累加快速度,就像成飞歼十熟了后,20跟着就出来了。


                        来自手机贴吧16楼2014-04-24 22:16
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