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人类第一个推重比达到10的工业怪物 F119

涡轮风扇发动机体现了一个国家机械工业的最高水平,被誉为是机械工业“皇冠上的明珠”,其技术难度高、研发周期长、资金投入大,是高壁垒的尖端技术行业,一直以来被欧美国家所引领,并实施严格的保密政策。我国在发动机领域与国际先进水平差距较大,而且该行业没有捷径,只能通过长期、踏实的探索和积累,才能实现从量变到质变的过程。

国际著名厂商及发动机

型号 制作商 明星机型
- 战斗机发动机 -
F135 美国普拉特·惠特尼 F-35
F119 英国劳斯莱斯 F-22
F117 英国劳斯莱斯 C-17
F108 美国通用电气 B-2A
F414 美国通用电气 F-18/FCA/T-50
F100 美国普拉特·惠特尼 F-15/F-14
EJ200 欧洲四国联合研制 台风
M88 法国国营航空发动机 阵风
RM12 美国通用电气 鹰狮
129 俄罗斯 T-50
AL-41 俄罗斯 米格-1.44
AL-35 俄罗斯留里卡 苏-35
AL-31 俄罗斯留里卡 苏-27/歼-10/歼-11
AL-222-25 乌克兰马达西奇 L-15教练机/雅克-130
RD-93 俄罗斯克里莫夫 FC-1
RD-33 俄罗斯克里莫夫 米格-29/米格-35
- 大飞机发动机 -
GE90 美国通用电气 波音777
CFM56 美国通用电气 波音737
CF6 美国通用电气 空客A300/310/330 波音767 C-2
TF39 美国通用电气 C-5
RB211 英国劳斯莱斯 波音747/波音757
Trent XWB 英国劳斯莱斯 空客A350
Trent 1000 英国劳斯莱斯 波音787
Trent 900 英国劳斯莱斯 空客A380
Trent 895 英国劳斯莱斯 波音777
Trent 500/700 英国劳斯莱斯 空客A330/340
PW4090 美国普拉特·惠特尼 波音777
D-30 俄罗斯索洛维耶夫 伊尔-76/运20原型机/轰-6K/安-225
D-18 俄罗斯索洛维耶夫 安-124
HK-32 俄罗斯库兹涅佐夫 图-160
LEAP-X1C 美国通用电气 C919
- 直升机发动机 -
T700 美国通用电气 阿帕奇直升机
T406 英国劳斯莱斯 鱼鹰直升机
RTM332 英国劳斯莱斯 AW101
TB3 俄罗斯克里莫夫 卡-52
TV3 俄罗斯克里莫夫 卡-31
PT6C 美国普拉特·惠特尼 武直-10
- 无人机发动机 -
AE3007 英国劳斯莱斯 全球鹰无人机
TD0 天津大学 彩虹5

通用 罗罗 普惠发动机的特

中国发动机

歼-20装上中国心
型号 代号 明星机型
WS-20 - 运-20
WS-18 仿制D-30 轰-6K/伊尔-76
WS-13 仿制RD-33 枭龙/飞豹6
WS-15 峨眉 歼-20
WS-10 太行 歼10/歼11/歼15/歼16
WS-9 秦岭 飞豹
CJ-1000A 长江 C919
WZ-16 - 直-15
WZ-10 - 直-20
WZ-9 - 武直-10
TD0 轻型航空发动机 彩虹5

涡扇发动机代的划分
  通常,燃气轮机是按照主要性能断代的,如单位重量,也就是发动机重量与推力的比值。AL-31F的这个指标大概为0.12。五代机的指标为0.1,也就是1公斤发动机能够产生10公斤的推力。第一代发动机产生的推力刚刚超过自身的重量,1公斤重量产生1.5公斤的推力。五代机燃气温度应该在2000K以上。此外,从经济角度看,更为重要的是更低的生命周期成本。发动机的价格应该很便宜。更优秀单位性能的发动机应该比前一代便宜。四代飞机苏27的运行成本大概1万美元/小时,五代机的这个指标必须减少到1500美元/小时。方案应该达到推力、结构和雷达隐身的指标。还有一个指标非常重要,发动机要能卖得出去。

  • 第一代涡扇发动机出现在20世纪50年代,以英国的康维发动机、美国的JT3D发动机为代表,推重比在2左右;
  • 第二代涡扇发动机出现在20世纪60年代,以英国的斯贝MK202和美国的TF30发动机为代表,推重比在5左右。
  • 第三代涡扇发动机出现在20世纪70~80年代,以美国的F100、F110、F404,欧洲的RBl99,苏联的RD-33和AL-31F发动机为代表,推重比在8左右。其中美国的F100装备了F-15战斗机,F110装备了F-16战斗机,F404装备了F-18战斗机,RBl99装备了“狂风”战斗机,苏联的RD---33装备了米格29战斗机,AL-31F装备了苏-27战斗机。
  • 第四代涡扇发动机是以20世纪90年代出现的美国的F119和欧洲的EJ200发动机为代表,推重比在10以上,其中F119装备了F-22战斗机,EJ200装备了“台风”战斗机。
  • 第五代涡扇发动机到了21世纪初出现,以美国的F135发动机和英、美联合研制的F136发动机为代表,推重比为12~13,其中F135发动机装备在F-35 战斗机上。2010年以后,依靠其强大的技术研发能力,美国已经开展第六代涡扇发动机的研发,预计推重比将达到15以上,目前已取得了阶段性成果。第五代航空发动机不仅要保证飞机很大的起飞推力和高度的灵活性,还有超音速巡航。现代苏和米格系列飞机使用的发动机,仅在瞬时接通加力,油耗大量增加,发动机磨损增大的时候,才有可能达到这一点。

涵道比 即是旁通比,是涡扇发动机外涵道与内涵道空气流量的比值。内涵道的空气进入燃烧室与燃料混合,燃烧做功,外涵道的空气不进入燃烧室,而是与内涵道流出的燃气相混合后排出。外涵道的空气只通过风扇,流速较慢,且是低温,内涵道排出的是高温燃气,两种气体混合后降低了喷嘴平均流速与温度,较低的流速带来了较高的推进效率和较低的噪声,而根据热机原理,较低的温度能带来较高的热力学效率。两种因素共同作用,使涡扇发动机在相同油耗的情况下能获得比涡喷发动机更大的推力。
  高涵道比涡扇发动机,大部分动力来自由风扇加速的外涵道空气。这种发动机往往外涵道较短,内涵道的尾气不与外涵道混合,而由喷嘴单独排出。高涵道比涡扇发动机在亚音速时有非常好的能效,通常用于客机、运输机和战略轰炸机。
  低涵道比涡扇发动机,大部分动力来自驱动核心机的内涵道尾气。这种发动机通常采用混合喷嘴,即内涵道尾气在与外涵道气流混合后再排出。混合喷嘴可以变形以调整推力的大小甚至方向,而高温的尾气经外涵道气流降温后,也有利于降低发动机的红外特征。低涵道比涡扇发动机通常安装有加力燃烧室,可以以高油耗为代价,产生更大的推力。低涵道比涡扇发动机可以用于超音速飞行,通常用于战斗机。

普拉特·惠特尼(Pratt & Whitney) 简称普·惠,英文简写PW,是世界知名的军用涡桨/涡扇发动机制造商、直升机用涡轮轴发动机及民航制造商,其生产的发动机以军用为主,例如F-15、F-16的标配动力之一F100就是PW的。F119-PW-100也是人类历史上第一型推重比超过10的航空动力系统。由于两家竞争公司对飞机的要求不同,从而要求普·惠公司研制2种略有不同的F-119改进型以满足每个竞争者各自的需要。波音型F-119发动机的代号是JSF/119-SE614,洛克希德·马丁型的代号是JSF/F119-SE611。

Trent 是一条河的名字,其实罗尔斯-罗伊斯公司的发动机系列基本上都是用河流命名。你如果想从北京去巴黎,乘坐空客A380和开汽车所用的燃油量基本相同。可是A380却快多了。

峨眉发动机 据外国媒体推测,峨眉这种大涵道比涡扇发动机已经进入飞行试飞阶段,将在未来5至7年内投入使用。至此,我国成为继美、英、法、俄之后第五个能够独立研制大涵道比高性能涡扇发动机的国家,该型发动机不仅填补了我国航空发动机领域的一项重要空白,更是作为我国航空发动机发展道路上具有里程碑意义的一件大事,可以说,迈过这道坎,中国航空发动机将正式进入发展的“快车道”,就像突破那层“窗户纸”,一系列先进技术将被接连攻克。

涡扇 VS 涡喷 原理对比图

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