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“猛禽”的心脏:普惠F119动员机的成长特点
时间:2017-09-27 04:00 来源:/ 作者:陕西航发技术网 点击:

1982年,美国空军提出拟用于90年月中后期的下一代“先辈战术战斗机(ATF)”打算,与其时的F 15等级三代战斗机对比,ATF除要求有好的无邪性外,还要突出有精采的火速性,高的隐身性,超声速巡航与短距起降手段等。

响应地对用于ATF的动员机则要求推重比到达10.0一级,中间推力要高,要回收矢量喷管等。其时有由洛克希德、波音和通用动力三公司连系提出的 YF-22方案与由诺斯罗普、麦道两公司连系提出的YF-23方案参加投标竞争。

动员机方面则有美国普惠公司与 GE公司为主,别离提出推重比为 10.0一级、推力为133.6kN的PW5000(XF119)、GE37(XF120)动员机参加竞争。

XF119动员机零组件的出产始于1985年9月,第1台动员机 FX601于1986年10月举办初次台架试车。为了飞机举办航行评估,两公司又别离成长了用于航行试验的动员机YF119、YF120。

颠末几年的开拓研制,1990年6月、9月YF-23(装YF119、YF120)、YF-22(装 YF119、YF120)相继首飞举办比拟夯叫验证评估,1991年4月23日美国空军公布选中装普惠公司YF119的YF-22作为ATF的机型。

1991年8月 YF-22进入“工程制造和成长(EMD)”阶段。以后,飞机被定名为F-22,动员机被定名为F119。在 ATF飞机研制进程中,飞机重量与阻力均增进较多,为此,要求动员机的推力响应进步近17%,即最大推力(加力推力)要求为156kN,中间推力(不开加力时最大状态下的推力)为105kN。

F119动员机采纳了将XF119的电扇直径稍作增进以进步15%的电扇氛围流量,来满意推力增大的要求,为此动员机的涵道比由0.25增至0.30。

按美国军用尺度 MIL-SID 879(1968),F119的第1种出产型动员机被定名为F119-PW-100,图1示出了F119-PW-100动员机纵剖面图。

图1、 F119 PW 100动员机剖面图

表1列出了F119动员机成长过程中的几个重要里程碑。

XF119、YF119在进入EMD阶段前总共完成了3000余小时的整机试车,到1998年6月共举办了8000余小时整机试车。

当转入EMD阶段时(1991年8月3日),普惠公司得到研制9台F119试验动员机与33台航行试验动员机的13.75亿美元的EMD条约。

按其时空军必要2000套以上的动力装置(包罗备件)来计较,普惠公司将得到120亿美元的收入。

1992年12月17日首台EMD阶段的F119动员机举办初次试车,1997年9月7日装F119 PW 100的F 22战斗机举办了首飞,开始了长达数年的航行试验打算。

表1 F119动员机成长过程中的几个重要里程碑

2 动员机综述

F119动员机(见图2)由3级电扇、6级高压压气机、带气动喷嘴、浮壁式火焰筒的环形燃烧室、单级高压涡轮与高压涡轮转向相反的单级低压涡轮、加力燃烧室与二维矢量喷管等构成。

整台动员机分为:电扇、焦点机、低压涡轮、加力燃烧室、尾喷管和附件传念头匣等6个单位体,其它尚有附件、FADEC及动员机监测体系,拜见图3。

图2 、F119动员机流道简图

F119动员机首要机能参数见表2。

与普惠公司为第三代战斗机 F15、F 16研制的推重比为8.0一级的 F100动员机对比,F119在总级数、零件数和推重比等均有较大的改造,见表3。

图3、 F119动员机单位体

表2、 F119-PW-100动员机首要参数

与F119相竞争的YF120动员机为变轮回动员机(拜见图4),在2级电扇后有一可调理的外涵出气环,在高压压气机中,第一级事变叶片做得较长成为电扇,称之为焦点机传动的电扇,厥后有流向外涵的出气环,在事变中始终是打开的,因此称主外涵出气环。

在低工况时,两个外涵道均打开,使涵道比加大以得到低的耗油率;在大工况时,2级电扇后的可调理放气环封锁,动员机成为小涵道比涡轮电扇动员机,以增进单元推力。

电扇到焦点机间的压力匹配是通过装在加力燃烧室前的可变面积涵道引射器(VABI)将外涵气流引向加力燃烧室来到达。VABI除对加力燃烧室隔热屏举办冷却外,还将外涵多余的气流引射到尾喷管喉道前的排气气流中,以加大推力。

图4、YF120动员机流路简图

由图2和图4可以看出,YF120的电扇、压气机均比F119少1级,且坎坷压涡轮间无导向叶片,因此 YF120比 F119少5排叶片。表4列出了 GE公司的 YF120与普惠公司的YF119布局上的首要不同。

F119总体布局计划中,与普惠公司以往的动员机对比,有两个突出的变革,其一是高压转子支承方法改用了 GE公司习用的情势,其二是高压涡循环收了单级。

普惠公司在20世纪60年月后期开始研制的民用动员机(JT9D、PW2037和 PW4000)及军用动员机(F100)中,高压转子均回收1 1 0支承方法,即高压压气机前为滚珠轴承,后支点设在高压涡轮前,即高压涡轮是悬臂支承的,该轴承的负荷是通过燃烧室机匣传出的。

图5示出的F100 PW 100动员机的支承简图是其代表。这种计划不只使动员机承力框架数多,并且高压涡轮因为要装轴承使轴径小、且涡轮盘是悬臂支承的,给转子动力学计划带来坚苦。

GE公司的动员机(军用的有F101、F110、F404,民用的有CFM56)中,高压转子则回收了1 0 1支承方法,即转子的后支点设在高压涡轮后,且回收了中介轴承,即该轴承的外环牢靠于高压转子上,内环牢靠于低压转子上。

这种机关不只可镌汰一个承力框架,并且高压涡轮轴轴径可做得很大,增进了转子刚性,它的弱点是中介轴承的润滑与封严较为伟大些。