四代航空发动机先进结构(成刚)

ROLLS-ROYCE 3-BEARING SWIVEL DUCT
波音公司的推进系统
Direct Lift Concept For STOVL
BOEING PROPULSION SYSTEM
Pitch Nozzles Scaled F119 Fan
Roll Nozzle Twin Roll Tubes Two Yaw Nozzles
F119 与 F100 的结构比较 （支承和涡轮）
F119
F100
金属基复合材料
Metal Matrix Composites
Specific Strength
Titanium Metal Matrix Composite
Titanium Alloy
Nickel Superalloy
Temperature (degrees C)
四种材料的比强度
比强度
Material Strength
Titanium Alloy 钛合金 Nickel Alloy 镍合金
Steel 钢 Aluminium Alloy 铝合金
温度
谢谢大家！
注意： 讲稿仅供参加“ 注意：本PPT讲稿仅供参加“2010年航空发动机制造 讲稿仅供参加 年航空发动机制造 工艺技术培训班”的学员参考使用。未经作者允许， 工艺技术培训班”的学员参考使用。未经作者允许， 请勿以任何方式复制或转发。谢谢。 请勿以任何方式复制或转发。谢谢。
GP7200 发动机特点
1 风扇组件的叶片包容性
以 PW4084 技术为基础
空心钛合金叶片， 后掠宽弦 空心钛合金叶片，三维气 动设计，抗异物损伤、抗腐蚀， 动设计，抗异物损伤、抗腐蚀， 凯芙拉（ 凯芙拉（Kevlar）芳纶纤维铝合金 ） 包容系统，重量轻、耐久性好 包容系统，重量轻、 优化了风扇转子叶片与出口整流叶 片之间的距离， 片之间的距离，噪声最低 单个风扇叶片的维护性， 单个风扇叶片的维护性，外场更换
PW公司的的民用飞机发动机 公司的的民用飞机发动机
V2500系列 系列
Engine Specifications Fan tip diameter: 63.5 in （1.61m） Length, flange to flange: 126 in Takeoff thrust: 23,000 - 32,000 lb（14.5 t） Bypass ratio: 4.5 - 5.4 Overall pressure ratio: 26.9 - 33.4
Cast tile Thermal barrier coating Large primary zone volume for altitude re-light Small total volume for NOx control
Large airspray injectors for improved mixing and smoke control
由对转自由动力涡轮驱动） 对转后风扇（由对转自由动力涡轮驱动）
单晶涡轮转子叶片
Equiaxed Crystal Structure
Directionally Solidified Structure
Single Crystal
F119涡扇发动机 涡扇发动机
二元收括俯仰矢量喷管
喷管上、 喷管上、下的收 扩式调节片可单 独控制喉道与出 口面积, 当上、 口面积 当上、 下调节片同时向 上或向下摆动时, 上或向下摆动时 改变了排气流的 方向, 方向 即改变推 力的方向。 力的方向。排气 方向能上下偏转 正负20 20度 正负20度, 从正 20度到负20 20度只 20度到负20度只 秒钟。 需1秒钟。
F119 Derivative Engine
Jet Screen
Roll Nozzle Pitch Vectoring Cruise Nozzle Lift Nozzles
DISTRIBUTION STATEMENT A. Approved for public release; distribution is unlimited.
第四代航空发动机先进结构
Advanced Structures of the 4th Generation Aeroengines
成刚
战斗机的分代
战斗机分代的三条主要原则： 战斗机分代的三条主要原则：
标杆原则 台阶原则 战斗力原则 五代) 五代 欧洲标准(四代 欧洲标准 四代) 四代
三种分代标准： 三种分代标准：
遄达 1000 涡扇发动机的新技术
7
先进的高压涡轮叶片
更低的燃油消耗 最长的叶片寿命 成熟的带冠叶片 最好的性能保持
遄达 1000 涡扇发动机的新技术
8
先进的低压涡轮设计
三维气动设计 带冠叶片 优化的性能 更低的燃油消耗 更低的重量
遄达 1000 涡扇发动机的新技术
9
中压转子带动附件
独特的三轴技术 节省大量燃油 最好的操作性 更低的慢车推力 更低的噪声
Applications Airbus A320
GE和PW公司的的民用飞机发动机 和 公司的的民用飞机发动机
GP7200
Engine Specifications Fan tip diameter: 116 in （2.95 m） ） Length, flange to flange: 187 in Takeoff thrust: 70,000 lb （31.8 t） ） Bypass ratio: 8.8 Overall pressure ratio (takeoff): 36.1
F135双转子加力式涡扇发动机（普惠） 双转子加力式涡扇发动机 普惠）
的改型， 是F119的改型，下图是 的改型 下图是F119发动机 发动机
F119 core F119 type low turbine
F119 type fan
F119 support system
F119 materials and processes F119 gearbox and lube system
6
先进的燃烧室设计
陶瓷浮壁燃烧室 最低的维护费用 优化设计 最低的排放
遄达 500 陶瓷基复合材料浮壁燃烧室
Cold supporting wall
Tiles reduce wall cooling air requirements making more air available for NOx reduction A significant cost reduction relative to conventional machined combustors is also achieved
气动喷嘴
浮壁式环形火焰筒
Cold supporting wall
Tiles reduce wall cooling air requirements making more air available for NOx reduction A significant cost reduction relative to conventional machined combustors is also achieved
ENGINE NOZZLE (UP-AND-AWAY POSITION) ALLISON/ ROLLS-ROYCE LIFT FAN
ROLL-ROYCE ROLL CONTROL DUCTS ENGINE NOZZLE (VERTICAL THRUST POSITION)
DISTRIBUTION STATEMENT A. Approved for public release; distribution is unlimited.
F119
F119 controls with JSF software F119 externals architecture
洛克希德马丁公司的推进系统
LOCKHEED MARTIN PROPULSION SYSTEM
SHAFT-DRIVEN LIFT FAN CONCEPT FOR STOVL
P&W F119 DERIVATIVE ENGINE
苏俄标准(五代 苏俄标准 五代) 五代 美国标准(四 美国标准 四
第一代：后掠翼、带加力的喷气发动机、高亚音速、可超音速。 第一代：后掠翼、带加力的喷气发动机、高亚音速、可超音速。 F-100、F-101、MiG-17、MiG-19、猎人、幻影 、歼6。 幻影1 。 第二代：大推力涡喷或涡扇发动机，最大平飞速度为M2一级。 一级。 第二代：大推力涡喷或涡扇发动机，最大平飞速度为 一级 F-4、F-104、MiG-21、MiG-23、闪电、幻影 、歼8。 幻影3 。 第三代：推重比达到 的涡扇发动机 的涡扇发动机， 第三代：推重比达到8的涡扇发动机，最大飞行速度高度与第二代 相近，跨音速机动性突出。 相近，跨音速机动性突出。 F-15、F-16、F/A-18、F-117、MiG-33、MiG-35、Su-30、 、 、 Su-35、台风、幻影 、台风、幻影2000、阵风、歼10、歼11B 。 、阵风、 、 第四代： 第四代：高隐身能力、超音速巡航、超机动性、超视距打击，4S。 。 F-22、F-35，T-50。 、 ， 。
ENGINE FEATURES
Kevlar
遄达 1000 涡扇发动机的新技术
1
优化的风扇系统
更高的效率 更轻的风扇系统 被证实的包容性 飞机螺旋桨的寿命
遄达 1000 涡扇发动机的新技术
4
中、高压转子对转
提高效率 减少零件数量 减轻零件重量 减小总陀螺力矩 难度： 难度： 气动设计 中介轴承
遄达 0 涡扇发动机的新技术
Cast tile Thermal barrier coating Large primary zone volume for altitude re-light Small total volume for NOx control
Large airspray injectors for improved mixing and smoke control
战斗机的燃气涡轮发动机） 四代航空发动机的划分 （战斗机的燃气涡轮发动机） 第一代：单转子亚音速喷气发动机（推重比 ～ ） 第一代：单转子亚音速喷气发动机（推重比3～4） 20 世纪30～40 年代研制。 代表机种：美国的J47。 第二代：超声速涡喷发动机（推重比5～ ） 第二代：超声速涡喷发动机（推重比 ～6） 大都在50 年代研制。 代表机种：美国的J79。 第三代：超声速涡扇发动机（推重比 ～ ，有的达到9左右 左右） 第三代：超声速涡扇发动机（推重比7～8，有的达到 左右） 研制始于 60 年代，用于高性能超音速战斗机。 代表机种：美国的F404、F100、前苏联的AL-31F、 英国的RB199 和法国的M88-2。 第四代：先进技术涡扇发动机（推重比达到10） 第四代：先进技术涡扇发动机（推重比达到 ） 从 80 年代中期开始发展，目前仍处于研制阶段。代 表机种有：美国的F119、F135、前苏联的AL-41F 和 英国的EJ200。