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美国军用第四代发动机新技术大盘点

2021-07-23 来源:大同机械信息网

2016-05-16 10:07:48来源: 贤集网

IHPTET计划采取了许多变革性的技术途径,综合运用了当今发动机气动热力学、材料、结构、工艺和控制等方面的最新成果,可大大提高涡轮前温度,简化结构,降低重量并实现最佳性能控制。第四代发动机具有高推重比、小涵道比、高增压比、高涡轮进口温度、结构简单可靠、耐久性和可维护性好及低寿命期费用等特点。

其采用的新技术主要有:

(1)风扇和压气机采用三维非定常粘性流设计,提高了级负荷,平均级压比为1.45~1.5,用3级风扇和5~6级高压压气机即可达到总增压25~27,并提高了效率和喘振裕度。风扇和压气机采用空心叶片、整体叶盘结构,减轻了重量。

(2)采用两相三维数值计算和模拟技术设计的短环形燃烧室,具有高紊流度、强旋流头部结构。采用双旋流空气雾化喷嘴和浮动壁加多斜孔冷却火焰筒,减少了火焰筒热应力,延长了其低循环疲劳寿命。

(3)涡轮采用三维粘性流跨声速气动设计,提高了加功量,采用单级高、低压涡轮和高效高强度隔热涂层及先进冷却结构。

(4)涡轮采用对转结构,既可取消高、低压涡轮之间的导向器,又可减小机动飞行时作用于机匣和飞机上的陀螺力矩。

(5)采用叶轮机复合倾斜、端弯技术,以减少端壁损失,提高效率。

(6)采用刷式封严装置,以减少漏气,提高效率。

(7)大量采用新材料和新工艺,如粉末冶金高压压气机盘和涡轮盘、高温树脂基材料风扇机匣、阻燃钛合金高压压气机机匣、第三代单晶材料涡轮叶片、陶瓷基复合材料喷管调节片和双性能热处理涡轮盘等。

(8)采用推力矢量喷管,以实现短距起降和非常规机动并减少红外和雷达信号特征。

(9)采用第三代双余度全权数字式电子控制系统,以进一步提高控制可靠性。

HPTET计划的分阶段实施,不仅使美国成功研制出了以F119为代表的第四代军用发动机,而且目前已具备了研制推重比15~16发动机的技术能力。预计在2020年左右,推重比20一级的发动机即可问世。具分析,未来装备推重比20一级发动机的战斗机可在21000m高空以M3~M4持续巡航,在载弹量近1t的情况下作战半径可达1850km并具有隐身和非常规机动的能力。

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