第五講動(dòng)力裝置先進(jìn)技術(shù)-1

發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展及其采用的新技術(shù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史1、活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期

●早期液冷發(fā)動(dòng)機(jī)居主導(dǎo)地位很早以前，曾有人把專門(mén)設(shè)計(jì)的蒸汽機(jī)裝到飛機(jī)上去試，但因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)太重，都沒(méi)有成功。到19世紀(jì)末，在內(nèi)燃機(jī)開(kāi)始用于汽車的同時(shí)，人們即聯(lián)想到把內(nèi)燃機(jī)用到飛機(jī)上去作為飛機(jī)飛行的動(dòng)力源，并著手這方面的試驗(yàn)。

1903年，萊特兄弟把一臺(tái)4缸、水平直列式水冷發(fā)動(dòng)機(jī)改裝之后，成功地用到他們的“飛行者一號(hào)”飛機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)只發(fā)出8.95kW的功率，重量卻有81kg，功重比為0.11kW/daN。發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)兩根自行車上那樣的鏈條，帶動(dòng)兩個(gè)直徑為2.6m的木制螺旋槳。首次飛行的留空時(shí)間只有12s,飛行距離為36.6m。但它是人類歷史上第一次有動(dòng)力、載人、持續(xù)、穩(wěn)定、可操作的重于空氣飛行器的成功飛行?；钊l(fā)動(dòng)機(jī)原理螺旋槳是如何工作的輪船依靠螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)在水中航行，飛機(jī)是否也可以依靠螺旋槳在空氣中前進(jìn)呢?在空氣中或水中，螺旋槳所起的作用應(yīng)該是相同的。但實(shí)際上空氣的密度僅為水密度的1／8000，要產(chǎn)生足夠的推（拉）力，在空氣中使用的螺旋槳必須被制作成具有很大長(zhǎng)度，很大面積，很高轉(zhuǎn)速才行。

新舟60觀察螺旋槳的橫切面，發(fā)現(xiàn)它和機(jī)翼是相似的。螺旋槳在與飛機(jī)前進(jìn)方向垂直的平面上運(yùn)動(dòng)，它也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力，這個(gè)力就是向前的推（拉）力。螺旋槳和機(jī)翼一樣也有迎角，當(dāng)把空氣壓向后方時(shí)就能增加推力，迎角越大，產(chǎn)生的推力也就越大。與機(jī)翼不同的是，機(jī)翼上各點(diǎn)在飛機(jī)飛行時(shí)做平行運(yùn)動(dòng)，它們的速度是一樣的，迎角也是相同的；而螺旋槳是在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其根部運(yùn)動(dòng)速度慢，產(chǎn)生的推力小受力也小；而其頂部，運(yùn)動(dòng)速度快，產(chǎn)生的推力大，受力也大。這種現(xiàn)象很容易使螺旋槳的頂部受到損壞甚至折斷。設(shè)計(jì)師們?yōu)榱吮苊膺@種現(xiàn)象的發(fā)生就把螺旋槳根部的角度做的大一些，由根部到頂部，迎角逐漸減小，這樣就能使螺旋槳整體在長(zhǎng)度方向上所產(chǎn)生的推力大致各點(diǎn)相等，螺旋槳就結(jié)實(shí)耐用了。螺旋槳在形狀上也就必須變成麻花狀，這就是大家現(xiàn)在所看到的螺旋槳。

要想使螺旋槳產(chǎn)生更大的推力，最簡(jiǎn)單的辦法就是加長(zhǎng)槳葉?？墒菢~越大，尖端運(yùn)動(dòng)的速度也越大，槳的尖端部分受的力也越大，從而帶來(lái)強(qiáng)烈的噪聲。受材料強(qiáng)度及控制噪聲要求的限制，飛機(jī)使用了長(zhǎng)度較短而葉片較多的螺旋槳以便盡可能的增加推力減少噪聲。小型飛機(jī)通常使用兩個(gè)葉片的單個(gè)螺旋槳；大型飛機(jī)上使用多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)裝有三個(gè)葉片以上的多葉片螺旋槳。第一次世界大戰(zhàn)飛機(jī)裝備伊斯潘諾-西扎V型液冷發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的功率已達(dá)130~220kW,功重比為0.7kW/daN左右。飛機(jī)速度超過(guò)200km/h，升限6650m。這時(shí)，飛機(jī)的飛行速度還比較小，氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻困難。為了冷卻，發(fā)動(dòng)機(jī)裸露在外，阻力又較大。因此，大多數(shù)飛機(jī)特別是戰(zhàn)斗機(jī)采用的是液冷式發(fā)動(dòng)機(jī)。

活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展氣冷式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)成熟期●在兩次世界大戰(zhàn)之間，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)明了1.發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩，減小了飛機(jī)阻力，解決了氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻困難問(wèn)題。2.兩排或四排汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)，增加了功率創(chuàng)造；3.廢氣渦輪增壓器提高了高空條件下的進(jìn)氣壓力，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的高空性能；4.變距螺旋槳可增加螺旋槳的效率和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出；

5.內(nèi)充金屬鈉的冷卻排氣門(mén)解決了排氣門(mén)的過(guò)熱問(wèn)題；6.向汽缸內(nèi)噴水和甲醇的混合液可在短時(shí)內(nèi)增加功率三分之一；7.高辛烷值燃料提高了燃油的抗爆性，使汽缸內(nèi)燃燒前壓力由2~3逐步增加到5~6，甚至8~9，既提高了升功率，又降低了耗油率?！駨?0世紀(jì)20年代中期開(kāi)始，氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速，但液冷發(fā)動(dòng)機(jī)仍有一席之地在此期間，在整流罩解決了阻力和冷卻問(wèn)題后，氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)由于有剛性大，重量輕，可靠性、維修性和生存性好，功率增長(zhǎng)潛力大等優(yōu)點(diǎn)而得到迅速發(fā)展,并開(kāi)始在大型轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和對(duì)地攻擊機(jī)上取代液冷發(fā)動(dòng)機(jī)。雙排氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功，發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高到600~820kW。此時(shí)，螺旋槳戰(zhàn)斗機(jī)的飛行速度已超過(guò)500km/h，飛行高度達(dá)10000m。二戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)斗機(jī)上的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)P-51野馬美國(guó)，最大時(shí)速788公里/小時(shí)，“活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)的速度巔峰”活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的局限性20世紀(jì)40年代初期，裝有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳飛機(jī)的最大平飛速度已超過(guò)700千米／小時(shí)，俯沖時(shí)飛機(jī)速度接近音速，人們發(fā)現(xiàn)在這種情況下再增加飛行速度非常困難，出現(xiàn)了所謂音障現(xiàn)象?；钊l(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法克服音障帶來(lái)的阻力。問(wèn)題的解決渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和噴氣式飛機(jī)的出現(xiàn)，為突破音障開(kāi)辟了道路。從40年代中期以后，從動(dòng)力裝置角度看，逐步進(jìn)入渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代。渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)

1934年德國(guó)人漢斯?萬(wàn)?奧海因率先試制成功世界上第一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

1937年4月12日弗蘭克?惠特爾試制成功英國(guó)第一臺(tái)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。第一架噴氣式飛機(jī)，德國(guó)，He178（1939.8.27首飛）渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)壓縮空氣燃燒空氣-高壓高溫氣體氣體帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)-帶動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)高壓高溫氣體-高速噴出牛頓力學(xué)第三定律動(dòng)量守恒

M1V1+M2V2=0M1—?dú)怏w質(zhì)量M2---飛機(jī)質(zhì)量V1---氣體速度V2---飛機(jī)速度F=1/2M2V22F---推力渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)壓縮空氣比例越大燃燒室燃燒溫度越高噴口氣流速度越快推力越大噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展1.離心式壓氣機(jī)被迎風(fēng)面積小的軸流式壓氣機(jī)所代替；然后加力燃燒室的出現(xiàn)；最后可調(diào)靜子壓氣機(jī)、可調(diào)加力及氣冷渦輪的出現(xiàn)，使渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在50年代趨于成熟。2.帶加力燃燒室的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)使實(shí)用的載人飛機(jī)能突破音障，進(jìn)行超音速飛行。渦噴-5，離心式發(fā)動(dòng)機(jī)，裝備殲-5、轟-5渦噴-6，軸流式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)裝備：殲-6系列噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用煤油為燃油。理由是煤油比汽油性能穩(wěn)定，熱值高。燃燒以后的煤油變成熾熱的氣體迅速被排出，它的能量未被充分利用，消耗率非常高，使用這種發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較低。渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者們想到活塞式飛機(jī)使用螺旋槳，燃油消耗少且效率高，能不能在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上加裝一個(gè)螺旋槳呢?這種想法很容易地就實(shí)現(xiàn)了。因?yàn)闇u輪本來(lái)就是通過(guò)旋轉(zhuǎn)的軸來(lái)帶動(dòng)壓氣機(jī)的。在其中另加上一組渦輪，用它帶動(dòng)安裝在前方的一個(gè)螺旋槳，這種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)就是渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)原理運(yùn)-8渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)4臺(tái)，是我國(guó)的中型運(yùn)輸機(jī)新舟60-渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)安裝有這種發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)在燃油消耗量方面大為下降，可是也因螺旋槳之故，飛行速度也下降了。這種飛機(jī)是介于純噴氣飛機(jī)和活塞式飛機(jī)之間的中間產(chǎn)物。它的飛行速度為600千米/小時(shí)左右，在速度和油耗方面都居于二者之中。渦輪螺旋發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)90％以上的推力來(lái)自螺旋槳，只有10％的推力來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)尾部噴氣的氣流。這種發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于中小型民航客機(jī)上。

渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)為了把渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用在只需要軸動(dòng)力的地方，如直升機(jī)或地面車輛等，可通過(guò)增加渦輪的數(shù)量，使燃燒氣流中的能量都轉(zhuǎn)變成渦輪旋轉(zhuǎn)的能量，只由渦輪軸輸出動(dòng)力。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣已經(jīng)和活塞發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣相同，不再做功。這種發(fā)動(dòng)機(jī)被命名為渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，普遍被用于直升機(jī)和坦克車上。

渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)直九直升機(jī)--2臺(tái)“阿赫耶”1C渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)60年代初，美國(guó)提出了發(fā)展三軍通用多用途發(fā)動(dòng)機(jī)的主張。不僅要求發(fā)動(dòng)機(jī)在起飛、加速和超音速飛行具有良好的推力特性，而且對(duì)降低耗油率也提出了更高要求。美國(guó)發(fā)展成了第一代加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)TF30。英國(guó)和瑞典也發(fā)展成功“斯貝”MK202和RM8。從此，軍用飛機(jī)逐步進(jìn)入渦輪風(fēng)扇時(shí)代，目前，高性能戰(zhàn)斗機(jī)，特別是第三代超音速戰(zhàn)斗機(jī)多數(shù)采用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。民航客機(jī)也使用了高流量比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)大推重比的加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和高流量比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功并投入使用，標(biāo)志航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展到一個(gè)具有較高技術(shù)水平的新階段。高流量比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)---CFM56大推重比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)-F404渦扇的發(fā)展80年代后，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的研制工作主要集中于：進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比，降低耗油率；不斷提高各部件性能，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性和延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命等。渦扇發(fā)展為：分開(kāi)排氣渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、混合排氣加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)等一、分開(kāi)排氣渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)分開(kāi)排氣渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)由風(fēng)扇、外函機(jī)匣、外函噴管、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和內(nèi)函噴管等主要部件組成。具有兩個(gè)氣流通道：內(nèi)通道和外通道。內(nèi)通道相當(dāng)于一般的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，外通道則為放置有風(fēng)扇的環(huán)形氣流通道。這兩個(gè)通道稱為內(nèi)函和外函或內(nèi)路和外路。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)又叫內(nèi)外函渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，或叫雙路式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。組成工作原理渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，空氣從內(nèi)外兩路流入發(fā)動(dòng)機(jī)，一路空氣經(jīng)風(fēng)扇的外函部分(風(fēng)扇)壓縮后流入外函道，然后從外函噴管高速噴出，產(chǎn)生反作用推力；另一路空氣，通過(guò)風(fēng)扇的內(nèi)函部分(稱為低壓壓氣機(jī))，壓縮，再經(jīng)高壓壓氣機(jī)壓縮后流入燃燒室，在燃燒室內(nèi)與噴入的燃料混合燃燒后形成高溫、高壓燃?xì)膺M(jìn)入渦輪，在渦輪內(nèi)膨脹作功，用來(lái)帶動(dòng)風(fēng)扇和高壓壓氣機(jī)。從渦輪流出的燃?xì)馊跃哂休^高的壓力和溫度，在內(nèi)函噴管中繼續(xù)膨脹，最后以高速?gòu)膬?nèi)函噴管噴出，產(chǎn)生反作用推力。分開(kāi)排氣渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力是由外函推力和內(nèi)函推力這兩部分推力所組成的。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)+渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)=渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)推力大渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)庠跍u輪內(nèi)的膨脹要多一些，這部分多膨脹所發(fā)出的渦輪功恰好通過(guò)風(fēng)扇使外函道的空氣能量增加．即燃?xì)獾目偰芰總鬟f給更多的空氣。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)所獲得的能量用來(lái)增壓更多的空氣，因此，它的推力比渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)大。優(yōu)點(diǎn)

2.油率低因燃?xì)庠跍u輪內(nèi)的膨脹比增大，其渦輪后燃?xì)鉁囟群蛪毫捅葴u噴發(fā)動(dòng)機(jī)低，使內(nèi)函的排氣溫度和速度比渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)低，噴管排出機(jī)外的熱能和動(dòng)能減小，使發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率降低，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。3.噪音小排氣速度降低，排氣引起的噪音也就大大降低。發(fā)展趨勢(shì)增大外函空氣流量，將使渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)得到充分的發(fā)揮。外函空氣流量與內(nèi)函空氣流量的比值，稱為流量比(也叫函道比)。流量比愈高，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)外函流量愈大，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也就發(fā)揮得愈充分。所以，流量比是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要性能參數(shù)。統(tǒng)計(jì)低流量比(一般在0.5～1.5之間)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)與渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)相比，起飛時(shí)，耗油率低30％～40％，推重比高30％～40％；M=0.9巡航狀態(tài)下，耗油率低15％～20％。高流量比(目前為8~11)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率更低，起飛推重比更高，在亞音速巡航狀態(tài)下，耗油率比低流量比發(fā)動(dòng)機(jī)低25％~28％，起飛推重比高20％～25％。應(yīng)用高流量比的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和大型寬機(jī)身旅客機(jī)，這類發(fā)動(dòng)機(jī)有JT9D、RB211、CF6等。70年代后期又衍生出如CFM56、PW2037、RB2ll一255等，80年代中期又發(fā)展了性能更先進(jìn)的高流量比、大推力的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，如CF6—80C2、PW400和V250O等。波音767-使用JT9D發(fā)動(dòng)機(jī)（美國(guó)普.惠公司）英國(guó)羅羅公司生產(chǎn)的RB-211發(fā)動(dòng)機(jī)裝RB-211發(fā)動(dòng)機(jī)的-波音757美國(guó)通用動(dòng)力公司的CF6-80E1發(fā)動(dòng)機(jī)

裝有CF6-80E1的空客A330V25001983年9月，美國(guó)普拉特·惠特尼公司(P&WA)、英國(guó)羅爾斯·羅伊斯公司(RR)、日本航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司(JAEC)、聯(lián)邦德國(guó)MTU公司和意大利菲亞特公司聯(lián)合組成了國(guó)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司(IAE)，共同研制和生產(chǎn)一種推力為25000lb(11100daN)級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，即V2500裝有V2500發(fā)動(dòng)機(jī)的空客A320二、混合排氣加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)目前，低流量比的混合排氣加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是格斗用的空中優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)斗機(jī)的首選動(dòng)力裝置。第三代超音速戰(zhàn)斗機(jī)多采用此種發(fā)動(dòng)機(jī)。組成：它的主要部件少了一個(gè)外函噴管，但多了一個(gè)帶混合器的加力燃燒室。該發(fā)動(dòng)機(jī)在不加力時(shí)，它的工作原理與分開(kāi)加力燃燒室排氣渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)基本相同，只是在低壓渦輪后將內(nèi)外兩路氣流混合，然后從同一噴管噴出?；旌吓艢鉁u扇發(fā)動(dòng)機(jī)（F119美國(guó)普.惠）1.經(jīng)濟(jì)性好：渦輪后燃?xì)鉁囟群蛪毫^低，平均排氣速度較渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)低，熱能損耗和動(dòng)能損耗比渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)小，耗油比渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)小。2.推力大：空氣流量增大較多，排出氣體的功量增多，推力比渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)大。接通加力后(即加力燃燒室工作)，在相同的加力溫度下，加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的加力推力增量要比加力式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)大。優(yōu)點(diǎn)混合排氣加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪后燃?xì)鉁囟鹊停诩恿θ紵抑屑訜岬脚c渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)相同的加力溫度，加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中燃?xì)猥@得的熱量多，因而用以轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的燃?xì)饪偰芰慷?，其加力推力就比渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)大。應(yīng)用用于戰(zhàn)斗機(jī)70年代初，加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)取代了加力式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)而成為第三代超音速戰(zhàn)斗機(jī)的主要?jiǎng)恿ρb置。航程遠(yuǎn)裝有加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī)作巡航飛行時(shí)，由于耗油率低，因此它的航程與續(xù)航時(shí)間都優(yōu)于裝加力式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī)；加速快推力大而接通加力后，發(fā)動(dòng)機(jī)的加力推力大于加力式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，使戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)性能優(yōu)于裝渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī)。發(fā)展加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已發(fā)展到第三代，目前使用的加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為第二代，它的推重比(發(fā)動(dòng)機(jī)推力與發(fā)動(dòng)機(jī)重量之比)約為8左右，其代表型有美國(guó)F—l5、F—16和F—18上的F100、F110和F404渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)原蘇聯(lián)蘇—27上的AJI—3lΦ和米格—29上的РД—33渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。F-15美國(guó)普.惠F100-PW-100發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)最大推力72.5千牛(7400千克)，加力推力111.1千牛(11340千克)F110發(fā)動(dòng)機(jī)裝F110發(fā)動(dòng)機(jī)的F15戰(zhàn)斗機(jī)裝F110發(fā)動(dòng)機(jī)的F16戰(zhàn)斗機(jī)F110是以F101的核心機(jī)和F404的風(fēng)扇與噴管等技術(shù)為基礎(chǔ)研制的一種推重比7的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，1986年裝F-16C/D服役。推力達(dá)129千牛，推重比為7.28，1991年10月，其驗(yàn)證機(jī)F110X的海平面試驗(yàn)推力達(dá)到162千牛，推重比接近9.5。轉(zhuǎn)入工程研制階段后，歷經(jīng)10年提高性能、可靠性、耐久性和減輕重量等方面的大量試驗(yàn)研究，取得了巨大進(jìn)展，并以最大推力為151.4千牛通過(guò)定型審定，2002年投產(chǎn)。按美空軍的建議，將推力142千牛的F110-GE-129EFE命名為F110-GE-132；將推力為151.4千牛的命名為F110-GE-134。F110系列殲十中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)AL-31（俄羅斯（俄語(yǔ)代號(hào)AЛ-31Ф））加力推力12500公斤，推重比8）AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)90年代中后期，笫三代加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)將陸續(xù)投入使用。第三代加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是：推重比提高到10～12，而流量比則下降到0.1～0.2。第三代加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的代表機(jī)型為美國(guó)的F119和F120，法國(guó)的M88以及歐州四國(guó)聯(lián)合研制的EJ200。笫三代加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓氣機(jī)、風(fēng)扇的級(jí)數(shù)少，整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的零件數(shù)目較少。F119美國(guó)普.惠單臺(tái)加力推力155.7千牛，發(fā)動(dòng)機(jī)推重比達(dá)到10，飛機(jī)推重比達(dá)到1.1。發(fā)動(dòng)機(jī)不開(kāi)加力時(shí)，飛機(jī)能以M1.58作超音速巡航30分鐘。

F-22裝備-2臺(tái)F119“斯貝”發(fā)動(dòng)機(jī)（秦嶺發(fā)動(dòng)機(jī)）我國(guó)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)裝有斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)的殲轟七“飛豹”裝有雙發(fā)-飛豹“斯貝”發(fā)動(dòng)機(jī)（秦嶺發(fā)動(dòng)機(jī)）“斯貝”發(fā)動(dòng)機(jī)（秦嶺發(fā)動(dòng)機(jī)）歷史斯貝是英國(guó)著名發(fā)動(dòng)機(jī)廠家羅爾斯一羅伊斯在20世紀(jì)60年代研制并生產(chǎn)的系列渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。其民用型斯貝MK511用于“三叉戟”客機(jī)，我國(guó)曾批量購(gòu)買，質(zhì)量好。從民用型發(fā)展的斯貝MK202軍用型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，曾被用于換裝英國(guó)購(gòu)自美國(guó)的F-4“鬼怪”式戰(zhàn)斗機(jī)。因其技術(shù)先進(jìn)可靠，斯貝MK202軍用型發(fā)動(dòng)機(jī)加力比大，耗油率較低，使用壽命長(zhǎng)，壓氣機(jī)的喘振裕度大，各種工作狀態(tài)下部件的效率高，工作可靠，裝有抽氣系統(tǒng)控制襟翼，可改善飛機(jī)的起飛著陸性能。1972年，英國(guó)同意向我方單方面出售民用”斯貝”發(fā)動(dòng)機(jī)，1973年7月17日，英方又約見(jiàn)我駐英大使，表示已授權(quán)羅?羅，談判向我方出售軍用斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)，1975年8月，中英雙方進(jìn)行實(shí)質(zhì)性談判。1975年12月13日，簽定了中國(guó)引進(jìn)英國(guó)斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)專利的合同。1975年12月13日，簽訂了中國(guó)引進(jìn)英國(guó)斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)專利合同，合同金額5億英鎊。“斯貝”發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史三叉戟飛機(jī)研制過(guò)程斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)，中國(guó)型號(hào)定名為渦扇9，定點(diǎn)西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠試制生產(chǎn)。西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠于1976年開(kāi)始試制工作，此前西安生產(chǎn)的是渦噴8，是仿制蘇聯(lián)的РД-3М的產(chǎn)品，用于轟6。經(jīng)過(guò)3年多的努力，1979年下半年，分兩批裝出了4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。同年11月，由中英雙方共同在中國(guó)完成了150小時(shí)持久試車考核。1980年2月到5月，又在英國(guó)完成了高空模擬試車、零下40攝氏度條件下的起動(dòng)試車，以及5大部件的循環(huán)疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果都符合技術(shù)要求。中英雙方代表簽署了中國(guó)制造渦扇9發(fā)動(dòng)機(jī)考核成功的文件。研制意義渦扇9發(fā)動(dòng)機(jī)的初步研制成功，使中國(guó)有了一臺(tái)推力適中的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，填補(bǔ)了空白，并有效提高了自行研制的水平和能力;通過(guò)試制引進(jìn)了70年代水平的新材料、新工藝、新技術(shù)，機(jī)械加工工藝比原來(lái)提高一級(jí)精度以上，工廠掌握了諸如金屬噴漆、真空熱處理等12項(xiàng)具有世界先進(jìn)水平的技術(shù)和46項(xiàng)國(guó)內(nèi)先進(jìn)工藝技術(shù)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)冶金、材料、化工、機(jī)械等工業(yè)的技術(shù)水平，也相應(yīng)得到提高，從而較大幅度縮短了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)與世界水平的差距。而且，斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)的引進(jìn)還為航空工業(yè)迎接新時(shí)期的改革開(kāi)放，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)展技術(shù)合作與交流，提高發(fā)動(dòng)機(jī)及配套產(chǎn)品的技術(shù)水平，開(kāi)了個(gè)好頭。西航公司的產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化的過(guò)程95年11月，部分國(guó)產(chǎn)化的渦扇9通過(guò)150小時(shí)試車，此時(shí)渦扇9的國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到70％，仍有部分零件不能生產(chǎn)。1999年下半年，渦扇9發(fā)動(dòng)機(jī)全面國(guó)產(chǎn)化工作啟動(dòng)，西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠先后攻克無(wú)余量精鍛(精鑄)工藝，數(shù)字式電子控制系統(tǒng)等一系列難關(guān)，西航集團(tuán)公司僅用了20天時(shí)間就完成了發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配，成功進(jìn)行了兩次冷運(yùn)轉(zhuǎn)。2000年底一次點(diǎn)火成功，隨即開(kāi)始的150小時(shí)工藝試車于2001年圓滿結(jié)束，試車檢驗(yàn)結(jié)果表明各項(xiàng)性能技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到要求，渦扇9被重新命名為秦嶺發(fā)動(dòng)機(jī)。2002年6月1日上午，凝聚著西航航空人無(wú)數(shù)心血和汗水的秦嶺發(fā)動(dòng)機(jī)首飛成功。

2003年7月該發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)技術(shù)鑒定。從此，中國(guó)有了全國(guó)產(chǎn)的大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

性能國(guó)產(chǎn)渦扇9最大加力推力9305千克，最大軍用推力5557千克，中間狀態(tài)推力4692千克，最大連續(xù)推力4692千克最大軍用耗油率0.684千克／時(shí)，最大加力耗油率2。0千克／千克／時(shí)推重比5.85空氣流量92.5千克／秒，涵道比0.62，總增壓比20渦輪前溫度1167攝氏度直徑1093.32毫米，最大長(zhǎng)度5205毫米(噴口全張開(kāi))。太行發(fā)動(dòng)機(jī)裝有太行發(fā)動(dòng)機(jī)的殲十一性能太行的最大推力在132KN，推比7.5，渦前溫度1747K，這么高的渦前溫度在三代發(fā)動(dòng)機(jī)中也是少見(jiàn)的。涵道比0.78，風(fēng)扇是3級(jí)軸流式，可變彎度進(jìn)口導(dǎo)葉，壓比3.4。壓氣機(jī)采用9級(jí)軸流式高壓壓氣機(jī)（壓比12，絕熱效率85），高壓壓氣機(jī)0～3級(jí)靜葉可調(diào)，5級(jí)后放氣，燃燒室是短環(huán)形帶氣動(dòng)霧化噴嘴，高壓渦輪是1級(jí)軸流式，低壓渦輪是2級(jí)軸流式，加力燃燒室是V形加徑向混合型火焰穩(wěn)定器，尾噴管是收斂－擴(kuò)張可調(diào)噴管控制系統(tǒng)，這是我國(guó)首次在發(fā)動(dòng)機(jī)上采用這種噴管，估計(jì)很快將換裝我國(guó)自己的全向推力矢量噴管(AVEN)。

發(fā)展歷史２０世紀(jì)８０年代中期，沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所（606所）與合作單位一起，開(kāi)始新一代大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)----—“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)的研制。經(jīng)過(guò)18年的研制，2005年末，太行發(fā)動(dòng)機(jī)終于研制成功。三、變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(變幾何發(fā)動(dòng)機(jī))在整個(gè)飛行包線內(nèi)通過(guò)改變氣動(dòng)熱力循環(huán)來(lái)達(dá)到或接近最佳工作狀態(tài)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)稱為變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)通常是使一個(gè)或幾個(gè)主要部件的幾何形狀、位置、尺寸等能隨飛行狀態(tài)而改變，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力循環(huán)，使其接近最佳工作狀態(tài)，故又稱變幾何發(fā)動(dòng)機(jī)。未來(lái)的戰(zhàn)斗機(jī)上比較有前途的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是變幾何渦輪外函加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和連續(xù)放氣式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。1．變幾何渦輪外函加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

變幾何渦輪外函加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是分開(kāi)排氣外函加力式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，內(nèi)函不加力；外函噴管喉道面積可調(diào)節(jié)以使其在外函加力時(shí)工作匹配。單級(jí)高壓渦輪與二級(jí)低壓渦輪均采用面積變化可達(dá)40％的渦輪導(dǎo)向器。內(nèi)函噴管面積也可調(diào)，以便與在較大膨脹比范圍內(nèi)工作的可變渦輪相匹配。變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(變幾何發(fā)動(dòng)機(jī))優(yōu)點(diǎn)

①在不同飛行條件下，改善了熱力循環(huán)，使推力增加或耗油率降低，其耗油率在大多數(shù)飛行條件下約可減少4％～8％(未包括安裝損失在內(nèi))，在高M(jìn)數(shù)飛行條件下，最大加力推力可增加25％以上。②可實(shí)現(xiàn)等流量的巡航推力調(diào)節(jié)方案，改善推力系統(tǒng)的流量匹配，增加發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定性。③改善了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和加、減速性能，還可補(bǔ)償由于制造容差造成的部件匹配不良。2．連續(xù)放氣式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)在亞音速和超音速飛行時(shí)，用改變流量比來(lái)提高效率的辦法是行之有效的。美國(guó)普·惠公司提出了一種超音速巡航性能較好，適當(dāng)兼顧亞音速性能的連續(xù)放氣式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)方案。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的流量比為0.15，外函氣流僅用于冷卻加力燃燒室筒體和噴管。在渦輪和加力燃燒室之間設(shè)置一個(gè)變函道引射器(又稱可調(diào)擴(kuò)壓器)，用來(lái)調(diào)節(jié)渦輪出口面積與外函道出口截面積的比例關(guān)系。這種方案實(shí)質(zhì)上是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率狀態(tài)隨時(shí)使渦輪和壓氣機(jī)保持匹配，以保證在各種飛行狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。因此，這種發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上是一種最簡(jiǎn)單的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。四、矢量推力控制技術(shù)

矢量推力噴管采用矩形截面，故又稱二元噴管。其基本原理是，通過(guò)噴管方向的改變，使發(fā)動(dòng)機(jī)推力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，以提供推力的分量，來(lái)滿足改變飛行姿態(tài)的要求。典型的矢量推力控制，裝有矢量推力噴管的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。風(fēng)扇及噴管各有兩個(gè)分叉的噴口(共有四個(gè)來(lái)源提供推力)，噴口可以轉(zhuǎn)動(dòng)。可轉(zhuǎn)噴口是由飛行員操縱的，它可使推力偏轉(zhuǎn)角度范圍很大。矢量控制方式1．俯仰矢量推力控制。起飛時(shí)，四個(gè)噴管同時(shí)向下偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生矢量推力升力(即推力在垂直方向分力)，從而縮短起飛滑跑距離。當(dāng)矢量推力升力大于飛機(jī)重量時(shí)，飛機(jī)便可垂直起飛。2．反向矢量推力控制。此時(shí)四個(gè)矢量推力噴管同時(shí)反向偏轉(zhuǎn)．這樣，可使飛機(jī)急劇減速，從而在空戰(zhàn)中占據(jù)有利的攻擊位置。著陸時(shí)使用反向矢量推力控制，則可大大縮短滑跑距離。例如，F(xiàn)—15技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，采用矢量推力控制技術(shù)后，滑跑距離比原來(lái)減小60％，減速效率提高35％。3．滾轉(zhuǎn)矢量推力控制。若將左、右兩側(cè)的噴管作上、下反向偏轉(zhuǎn)，則矢量推力控制可提供飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)力矩，提高飛機(jī)的滾轉(zhuǎn)速率。目前，矢量推力控制已發(fā)展到全向軸對(duì)稱矢量推力控制。此時(shí)矢量推力噴管內(nèi)的每個(gè)魚(yú)鱗扳都可以扭動(dòng)，這樣，它不僅可提供俯仰、反向、和滾轉(zhuǎn)操縱力矩，而且可提供偏航操縱力矩。X-35垂直起降矢量噴管鷂式戰(zhàn)斗機(jī)矢量噴管五、全功能數(shù)字式電子控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制歷史：機(jī)械液壓式控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)靈敏度低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整繁瑣、故障率高，也比較笨重?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)采用數(shù)字式電子控制系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。調(diào)節(jié)供油，轉(zhuǎn)速，及加力等工作狀態(tài)。監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，氣流變化等數(shù)字控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字式電子控制系統(tǒng)主要由控制計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備和過(guò)程輸入通道、過(guò)程輸出通道等組成。計(jì)算機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程是：計(jì)算機(jī)通過(guò)過(guò)程輸入通道采入反映發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的各種信息，再按照人們事先安排好的表征發(fā)動(dòng)機(jī)工作規(guī)律的程序進(jìn)行分析計(jì)算，最后由過(guò)程輸出通道輸出相應(yīng)的信息，操縱執(zhí)行器去控制發(fā)動(dòng)機(jī)。優(yōu)點(diǎn)