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美国航空发动机-第章

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结构和系统 

进 气 口 环形。带17个变弯度进口导向叶片,其前部为径向支板,后部为可调部分。 
风  扇 3级轴流式,系F404发动机风扇的放大型。转子叶片材料为钛合金。水平对开机匣,转子和整流叶片可单独更换。风扇直径970mm,压比3。2。 
压 气 机 9级轴流式。头3级材料为钛合金,后6级为A286钢。零级和头3级整流叶片可调。转子为盘鼓式,用惯性焊连接。水平对开机匣,前段为钛合金,后段为钢。设有孔探仪窥孔,用以观察转子和其他部件。压比9。7,效率85%。 
燃 烧 室 短环形。火焰筒由Hastelloy X合金经机加工而成。燃油经20个双锥喷嘴和20个小涡流杯喷出并雾化,实现无烟燃烧,具有均匀的出口温度场。 
高压涡轮 单级轴流式。高负荷气冷叶片,用冲击和气膜冷却。机匣内衬扇形段通过冷却空气进行叶尖间隙控制。Rene 125制的转子叶片和导向器可单独更换。有些转子叶片用N…5单晶铸造,效率为0。87。 
低压涡轮 2级轴流式,带冠。2级转子叶片均可单独更换,第2级导向器叶片可分段更换。第1级转子叶片材料为Rene 125,盘为Rene 95。第2级材料均为Rene 80,轴用IN718合金。 
加力燃烧室 F101的缩小型。用回旋式混合器使内、外涵气流有效混合。内涵气流中90%的空气在燃油喷入外涵气流前燃烧完,使整个工作范围内温升平稳。外壳材料为IN625。 
尾 喷 管 收敛…扩张型。由F404发动机的改型而来。喷口面积由液压作动筒和作动环控制,主、副喷管的调节板分三段铰接,在凸轮和滚柱上移动,以调节喷口面积。喷管外壳材料为焊接的钛合金。 
控制系统 伍德沃德公司的主燃油控制器,并有电子模拟和主液压机械控制备份以及一个风扇转速限制器。F110…GE…129采用全权数字式电子控制。 
支承系统 5支点。高压转子2个轴承,低压转子3个轴承。 



技术数据 


最大加力推力(daN) 
  F110…GE…100       12268 
      …400       12045 
      …129       12899 
  F110X          16235 
中间推力(daN) 
  F110…GE…400       7117 
      …129       7562 
最大推力(daN) 
  F118…GE…100       8451 
加力耗油率'kg/(daN·h)'   2。02~2。05 
中间耗油率'kg/(daN·h)' 
  F110…GE…100/…129     0。70 
推重比 
  F110…GE…100       7。07 
      …400       6。16 
      …129       7。28 
  F110X          ~9。50 
  F118…GE…100       5。43 
空气流量(kg/s) 
  F110…GE…100       113。4~122。4 
      …400       117。5 
      …129       118。0 
涵道比 
  F110…GE…100       0。87 
      …400       0。87 
      …129       0。76 
总增压比 
  F110…GE…100       30。4 
      …400       30。4 
      …129       32。0 
  F118…GE…100       30。4 
涡轮进口温度(℃) 
  F110…GE…100       1427 
      …400       1427 
      …129       1455 
  F118…GE…100       1427 
最大直径(mm)         1181 
长度(mm) 
  F110…GE…100       4622 
      …400       5893 
      …129       4626 
质量(kg) 
  F110…GE…100       1769 
      …400       1996 
      …129       1809 
  F110X          1701 
  F118…GE…100       1526 


F404涡轮风扇发动机 
牌  号 F404 
用  途 军用涡扇发动机 
类  型 涡轮风扇发动机 
国  家 美国 
厂  商 通用电气公司航空发动机集团 
生产现状 生产 
装机对象 F404…GE…100D    A…4换发。 
     F404…GE…400D    A…6F。 
     F404…GE…F1D2    F…117A。 
     F404…GE…400    F/A…18、“阵风”A、X29A、X31A。 
     F404…GE…100A    F…20A。 
     F404…GE…402    F/A…18。 
     F412(原F404…F5D2) A…12(已取消)。 

研制情况 

  F404发动机始于60年代通用电气公司的GE15。GE15为诺斯罗普公司“眼镜蛇”P530的动力。P530后来演变为YF17,GE15演变为连续放气的涡喷发动机YJ101。由于在美国空军轻型战斗机竞争中,通用动力公司的F16取胜,诺斯罗普公司和麦道公司决定发展一种新飞机,即F/A…18,因而在YJ101基础上发展了低涵道比的F404涡轮风扇发动机。 
  1975年11月通用电气公司与美国海军签订了全面研制F404的合同。1977年1月首台运转,1978年6月完成飞行前规定试验,11月装飞机试飞,1979年12月F404…GE…400通过定型试车并批准投入生产,1980年1月交付第一台生产型发动机。 
  F404的高压压气机、燃烧室和高压涡轮与YJ101相同,风扇、低压涡轮和加力燃烧室稍许放大,涵道比由YJ101的0。2提高为0。34,涡轮进口温度提高10℃,发动机推力比YJ101增加约17%。 
  在研制F404时,美国海军根据以往的使用经验,突出了可靠性和维修性要求。据此,通用电气公司改变了过去强调性能,而忽视可靠性和维修性的作法,把作战适用性、可靠性和维修性放在首位,采用经过验证的最新技术,不追求过高的性能指标,注意保持发动机结构简单、费用合理和减少风险,这种作法对F404的顺利研制成功和赢得市场起了重要作用。 
  由于F404与飞机采用分离附件机匣设计,装在飞机上的辅助传动系统(AMAD)单独传动燃油泵、液压泵和发电机。系统有它自己的空气涡轮起动机,因此飞机与发动机只有11个接头,换一台发动机只需21min。 
  F404由6个单元体组成,左、右发可以互换,采用了状态监控措施,因而维修性大有改善。 
  按1975年美元计算,F404的全面研制费用为3。36亿美元(不包括YJ101验证机费用)。 
  F404…GE…100 原编号为F404…GE…F1G1。发动机基本结构与…400型相同,主要差别是采用了多余度的燃油控制系统和为单发飞机F…20专门设计的附件。一个数字式电子装置作为机械液压装置的备份,可提供机械液压装置的90%工作能力。此外高压涡轮更换了一些材料,改善了耐久性。该项目因1986年底F…20A工作的终止而未进行到底。 
  F404…GE…F1J1/RM12 是通用电气公司与瑞典沃尔伏航空发动机公司合作研制的发动机。1983年开始进行风扇、压气机、核心机和整机试验。1988年12月开始装JAS39试飞,1993年开始交付使用。该机在…400型基础上核心机稍有修改,风扇流量增加到72。6kg/s,燃烧室采用了隔热涂层,使涡轮进口温度和高压涡轮效率有所提高。采用了数字式电子控制器。发动机加力推力为8050daN。 
  F404…GE…400D 是非加力型。用于A…6F(A…6E的换发)。发动机推力为4800daN,计划90年代初将其推力提高至5780daN。 
  F404…GE…402 为F404的增推型,推力为7828daN,发动机高、低压涡轮转子和静子叶片更换了材料,燃烧室采用了隔热涂层,高压压气机采用钢机匣,加力燃烧室是新的。装该发动机的F/A…18C/D已经得到瑞典、科威特和芬兰等国的订货。 
  F412(F404…F5D2) 是以RM12为基础的增推型,推力为8896daN。该发动机采用了加大的风扇,改进了核心机、加力燃烧室及尾喷管,空气流量达到72。5kg/s。F412是为先进攻击机A…12研制的。1990年A…12被取消,GE公司则将其发展为F414。 



结构和系统 

(F404…GE…400) 
进 气 口 带进气锥的环形进气口。有可调进口导流叶片。 
风  扇 3级轴流式。宽弦实心钛合金风扇叶片。第1级为32片,第2级42片,第3级52片。第1级有减振凸台。叶片均以燕尾形榫头与钛合金盘连接。压比3。5,平均级压比1。337。 
高压压气机 7级轴流式。直径为584mm,长度为330mm。整体钛合金中机匣。前3级盘材料为钛合金。后4级盘为超IN718,1~3级静子为钛合金,4~7级转子叶片为IN718。转子叶片用燕尾形榫头与盘连接。对开式钛合金内机匣,化铣钛合金外涵机匣。 
燃 烧 室 短环形。机加工的Hastelloy X合金火焰筒和外套。头部有18个铸造的涡流器,18个双锥燃油喷嘴。 
高压涡轮 1级轴流式。气膜加冲击空气冷却的涡轮叶片和导向器叶片。两种叶片材料均为多晶的Rene 80。 
低压涡轮 1级轴流式。Rene 80制造的空心气冷转子叶片。导向器叶片成对钎焊。内、外环材料为MAR…M509。 
加力燃烧室 6根起动喷油杆,24根喷油杆。内、外涵气流经“菊花瓣形”混合器混合。隔热屏和稳定器材料为Hastelloy X。 
尾 喷 管 液压作动的收…扩喷管。 
控制系统 机械液压式燃油控制系统。 
点火系统 复式点火装置和火花塞。 



技术数据 

最大起飞推力(daN) 
  F404…GE…400       7120(加力) 
              4800(中间) 
      …100A      7560(加力) 
      …100D      4890(中间) 
      …F1D2      4800(中间) 
      
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