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f119發動機參數推力;渦扇15與f119參數對比

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f119發動機參數推力;渦扇15與f119參數對比

最近珠海航展展出了渦扇10家族,從渦扇10的多個發動機型號,再到它的全向鋸齒型矢量噴口,還有最新的二維矢量噴口。但是與F119相比,還是有很大差距。

f119發動機參數推力;渦扇15與f119參數對比

從加力推力上講,渦扇10是132KN,渦扇10B是144kN,渦扇10C達到156KN,從這個指標上講,渦扇10的三個型號在下圖中前六中可占三席。但渦扇發動機的指標并非最大推力這一個指標。

推力可分為經濟推力、中間推力、推力、加力推力。經濟推力代表它燃燒效率,在這個推力下,飛機的航程更遠,大修的間隔時間長;中間推力是指油門在中間位置時,在工作包線內規定的任一點上,發動機持續提供的最大推力,這可以理解為飛機的最大的巡航速度,對F22和殲20來說,講的就是它的超音速巡航,這個指標關鍵是它的持續時間的長短,一般是在30分鐘以下;推力就是在不開加力下的最大推力,它能持續的時間要短很多。

據外媒分析,渦扇10C是在渦扇10B的基礎上通過縮小涵道比,提升渦輪前溫度,甚至減壽來實現加力的提升的。

渦扇10發動機的長度為4950毫米、直徑1160毫米,重量達到了1.7噸,對比F119,它的最大直徑1.13米,長度4.826米,重量 1360千克。從上面對比我們可以看出,渦扇10比F119更粗更長更重。

比F119更粗,那是因為渦扇10C的涵道比更大,據報道,渦扇10的涵道比在0.6-0.7之間,目前大推力航發的涵道很多都在0.3左右。渦扇10C已在涵道比已有一定縮小,但是核心機的尺寸并未改變。

渦扇10C的核心機是3級低壓轉子,9級高壓轉子,兩級渦輪,加力燃燒室。在其它相同的情況下,F119只采用6級高壓風扇。決定航發推力大小的關鍵指標之一是渦輪前溫度,這個溫度每提升100℃,推力將相應提升10%,而決定渦輪前溫度的又有兩個關鍵指標,一是渦輪前總壓,二是渦輪耐高溫極限。

決定渦輪前總壓大小的就是高壓風扇,F119的只用了六級就達1600℃以上,而渦扇10用了九級才達到1450℃左右。渦扇10的高壓風扇比F119多出3級,這里面有兩種可能,一是F119的核心機直徑要比渦扇10要大,更大直徑的風扇能產生更大的壓力;另一種可能就是轉速更快。無論是風扇直徑還是轉速,都是材料學與加工工藝的極限,要知道渦輪的每片葉片的離心力達到3噸以上,而且每片葉片中間是空的,連接方式是隼鉚連接的。

溫度有了,什么材料又能耐受這么高的溫度,這么高的壓力,而且不變形的呢?航發的渦輪就“生活”在這么一個環境中。在這么個環境中,渦不但要承耐高溫承高壓,而且要輕、耐磨損,變形系數小。為了承受這么個環境,渦材料從單一的金屬材料到鋁、鈦、鎢、鉬、鎳高溫合金材料,再到碳纖維聚合物葉身與鈦合金葉片邊緣組合,目前又發展到單晶合金配合熱障涂層。材料有了,還需要相應的加工工藝,比如熱障涂層的雙層結構、多層結構和梯度結構,渦輪葉片的對流冷卻、沖擊式冷卻、氣膜冷卻、發散冷卻。

渦扇10的重量也超出了F119的30%以上,這極大的影響渦扇10的推重比。據報道渦扇10的推動比是7.5,渦扇10B達到8,渦扇10C未查到數據,應該會有相應的提升,即便如此,離達到F119那樣10以上的推重比還是有很大距離。

另外,現在的航發都采用兩余度全權限數字式控制系統,這套控制系統不但包涵著設計的原始理念,而且還融入了對這款發動機的長期使用經驗。

結語:

盡管我們這些年在航發的材料科學、加工工藝、設計理念有了很大突破,但是要在渦扇10C上,甚至以后渦扇10C的改進型要達F119的技術水平還是有很大難度,一是渦扇10的涵道比比較大,這意味著渦扇10的核心機小,這決定了渦扇10與F119的技術路徑不一樣。二是F119還在發展中,它的第一個改進型就達到16.3噸,后來又達到17.5噸,最新的網傳據說達19噸。

用渦扇10與F119比,渦扇10多少有點吃虧,畢竟兩者從一開始的設計理念不一樣,如果要將渦扇10達到F119的水平,除非換核心機,這等于重新研發一款航發。其實與渦扇10相比,渦扇15發動機才與F119的設計理念相距不遠,甚至某些指標還要高一點,它全長5.05米,直徑1.05米,設計重量1.6337噸,涵道比:0.25,總增壓比:30.5,推重比:9.7-10.87……。從這些數據可以看出,渦扇15才是奔F119的那些參數去的。據報道,渦扇15的實驗室加力推力已達18.5噸,目前正在解決油耗、豐富試車數據等問題。

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