小推力涡扇发动机的先进制造技术

小推力涡扇发动机与中、大推力涡扇发动机的设计要求有明显差别;国产WS500发动机在小推力涡扇发动机研制领域中探索前行     

国外公务机发动机研制规律和途径

公务机市场巨大的发展潜力和商业效益,吸引了众多航空公司关注,与之密切相关的公务机动力制造业也在稳步发展。国际上几大航空发动机制造商根据公务机动力的特点,相继推出了多个系列的涡桨、涡扇发动机,基本覆盖了各类大、中、轻型公务机动力推力量级。对各个推力量级公务机发动机的性能参数、基本结构形式进行了分析和对比,并根据分析结果对公务机发动机的发展规律进行了归纳,提出了我公务机发动机研制发展建议。     

PW8000的新技术

普·惠公司的PW8000发动机具有齿轮传动风扇的设计特征,它比同等推力的传统的涡扇发动机的级数减少40％,叶片数减少50％,推力为11029.4～15431.3daN,PW8000与PW6000发动机使用相同的核心机技术。 在PW8000齿轮风扇系统中的风扇与低压压气机之间配置了一个齿轮减速器,由低压压气机     

基于燃气发生器法的小型中涵道比发动机性能计算分析

为了研究小型中涵道比分排涡扇发动机装机性能,建立了基于燃气发生器法的性能计算模型。由CFD数值模拟计算喷管特性,由发动机地面台架试验及针对小型中涵道比的特点发展的修正方法获取内外涵喷管进口总压和总温的修正系数曲线,经高空模拟台试验验证,发动机最大状态下的推力计算误差≤0.5%。再基于飞行试验测试数据,计算得到发动机在装机条件下的空气流量与飞行推力,与发动机设计厂家的模型计算结果相比,发动机各状态下推力最大误差≤1.3%,流量最大误差≤2.5%。结果表明：发展的性能模型修正方法适用于小型中等涵道比涡扇发动机的装机性能确定;同时修正中等涵道比分排发动机的内外涵喷管进口压力可提高模型推力计算精度;同时修正小流量分排发动机内外涵喷管进口温度可提高流量计算精度。     

高性能低压涡轮设计与试验

以某涡扇发动机为平台,采用正交叶片设计和全三维设计等技术全新设计的低压涡轮,负荷水平较原型提高10%,且设计过程中强调在整机环境中验证低压涡轮的匹配性能。试验结果表明,新设计的低压涡轮满足设计要求,在涡轮负荷水平大幅提高的情况下效率提高0.5%;在发动机整机试验中与其它部件具有良好的匹配工作性能,顺利完成了该整机平台的地面试车,发动机不加力最大状态推力增加464 daN,超过原计划增加200 daN的指标。     

HF120涡扇发动机研制及成功经验

HF120发动机是GE本田航空发动机公司(GE-Honda)针对轻型/超轻型公务机和私人喷气机研制的小型涡扇发动机,额定推力为912 daN。因其具有优异的性能品质和环境品质以及高的技术成熟度,已被选择用于本田飞机公司的Honda Jet轻型飞机及Spectrum航空技术公司的Freedom公务机。HF120发动机的成功经验表明,航空发动机公司合作必须具有明确的发展目标、准确的产品定位和大量的技术储备。我国发展民用航空发动机的策略,必须借鉴国外先进民用发动机的研制经验,注重基础研究和设计体系建设,走核心机和验证机的发展道路,提高设计水平和自主创新能力。同时,也要从我国的国情出发,遵循有限目标及重点突破的原则。只有这样才能研制出具有国际竞争力的先进民用航空发动机。     

小型涡扇发动机涡轮气动设计研究

针对小型发动机任务及涡轮部件的工作环境,详细分析了小型发动机涡轮部件内部流动特点,探讨了小型发动机涡轮的气动设计思路和方法,并在此基础上完成了某1 000 daN推力量级的小型涡扇发动机高/低压涡轮部件的气动方案设计,三维黏性数值模拟结果表明,所设计的高/低压涡轮均达到了发动机总体方案的要求且具有较高的气动效率.      

带推力矢量的涡扇发动机实时数学模型研究

利用流场计算结果建立了轴对称矢量喷管的实是数学模型。将发动机部件热力参数间的关系用显式的解析式关系表示，从而去掉部件计算机的迭代过程，以此方法建立了涡扇发动机实时数学模型。在以上两个模型的基础上建立了带轴对称矢量喷管的涡扇发动机数学模型。利用此模型研究了矢量喷管对涡扇发动机工作参数的影响。结果表明，该模型可完成带推力矢量的涡扇发动机静态及动态计算，并可用于推力矢量控制研究。矢量喷管的偏转对涡扇发动机工作具有一定影响。     

日本雄心勃勃的大型飞机计划

日本正在着手一些大飞机项目,希望继美、俄、欧之后,成为能够自行开发新型大飞机的国家. P-X海上巡逻飞机 P-X的量级相当于英国BAE系统公司的"猎迷"MRA.4海上侦察机,飞机的尺寸和A321类似,飞机的动力为4台石川岛播磨重工研制的XF7-10高涵道比涡扇发动机,每台发动机的安装推力为58千牛,"猎迷"的BR710发动机的推力为69千牛,据称P-X航程可以达到8000千米.     

高效嵌入式涡轮发动机取得新进展

高效嵌入式涡轮发动机（HEETE）是为满足未来的中高空情报、监视和侦察（ISR）平台的无人作战飞机和运输机的超长耐久性和航程需求,开发和验证在飞机上以嵌入式安装的推力为8900～15575daN的小删涡扇发动机。其总目标是,与基准机相比,耗油率降低25％,推重比提高60％,待机时间延长2倍,功率提取达到400kW。     

环境湿度对民用涡扇发动机性能影响研究

环境湿度会对民用涡扇发动机的性能产生影响.在发动机部件匹配方法的基础上,引入湿度对气体性质和部件特性的修正模块,建立环境湿度对民用涡扇发动机影响的仿真模型;定量分析不同湿度对发动机推力、转速、进口流量等性能参数的影响,得到相应的湿度修正曲线;按照CCAR-25部中有关湿度的考核要求,计算相应湿度对发动机飞行包线内的六个典型工况的影响;将本文发展的仿真模型所得结果与文献结果进行对比.结果表明:发动机高温起飞时受湿度影响最大,其推力下降了0.56％;为了弥补推力损失,风扇相对换算转速需要提高0.23％;本文所得某涡喷和某涡扇发动机的修正曲线与文献结果趋势一致、量级相当,验证了仿真模型的可靠性.     

SNECMA民用发动机发展战略

自从SNECMA与GEAE各占一半股份成功研制了世界上最畅销的民用发动机——CFM56以后．SNECMA就成为继GEAE、R·R和P＆W之后的世界第四大民用航空发动机制造商。近年来．它的民用发动机发展战略大胆而谨慎。首先，在大型民用发动机领域SNECMA仍采取参与国际合作的发展战略（区别于独立研制或为主研制），它以风险伙伴的身份参与了几乎GEAE的所有大型民用发动机项目的研发，如CF6—80C2／E1、GE90、GE90-115B、GP7000等，以此继续积累经验，增加技术储备；其次，SNECMA已选择中小型民用发动机作为突破口，试图逐步发展出具有自主知识产权的中小推力级民用发动机动力谱系：2002年初．SNECMA与NPO土星公司开始联合研制SaM146发动机，其核心机由SNECMA负责，这种发动机的基本推力范围是5337—7875dan，在法、俄两国的合作协议中明确限定了其后续发展的最大推力不会超过8255daN（CFM56的推力范围是8255～15125daN），即表明了它与CFM56无竞争关系．同时也表明SaM146覆盖的推力范围将能够延伸至CFM56的推力下限。该发动机接计划将于2008年投入市场。随着SaM146研发进度的顺利推进，2006年4月，SNECMA又宣布正在进行一个SM—X验证机项目．用于开发一种推力范围在3780—4448dan的全新民用发动机，预计在2010年末至2011年取证，并在其未来发展中将增大推力至5337dan以上。[第一段]     

弹用涡扇发动机的特点及其发展动向

远程巡航导弹均用涡扇发动机作为主发动机.这种弹用涡扇发动机与普通航空涡扇发动机相比具有许多不同的特点.其基本特征是小体积、小推力、低成本和短寿命.本文讨论了这种弹用涡扇发动机的设计准则、总体性能、结构、制造工艺及其发展动向.     

F110发动机性能提高计划

F110基本型(F110-GE-100)发动机是在F101发动机的核心机和F404发动机的风扇与喷管的基础上发展的涡轮风扇发动机,于1986年10月配装F-16C/D战斗机投入使用。之后,在F110-GE-100发动机的基础上,GE公司又发展了推力为12900dAN、推重比为7.28的F110-GE-129发动机,并于1991年配装F-16C/D和F-15A/C战斗机投入使用。20世纪90年代初,GE公司又规划了1个分3阶段实现的F110发动机性能提高计划,旨在使F110发动机的推力增大到17800daN。第1步工作的目标:使发动机的推力增大15%~20%,达到15600daN;或者在发动机推力保持目前水平的前提下,使发…     

小型发动机涡轮气动设计研究

该文研究了一台起飞推力为1000daN的涡扇发动机的高压涡轮气动设计.对设计状态进行了定常三维数值模拟,并对计算结果流场进行了分析.结果显示,该涡轮在设计点处效率基本满足设计要求,通道中的流动状态良好,仅在导叶尾缘吸力面存在小范围的分离,在设计中需做进一步改进.     

高性能前掠三级轴流风扇的设计与试验研究

本文介绍了一台高性能前掠叶型三级轴流风扇的设计与试验研究.该风扇以某涡扇发动机为验证平台,全新设计一台三级风扇代替该发动机原四级风扇,并提高性能.新设计的输入条件为:保持原四级风扇的进出口几何尺寸、总压比、转速和喘振裕度,效率不低于原四级风扇试验值.设计中采用了叶片掠型设计、叶片三维成型技术和三维气动设计分析等先进技术.试验结果表明,新设计的三级风扇流量增加了8%,效率提高了3.5%,超过了设计指标.该新三级风扇串装于某发动机顺利完成地面试车,其不加力最大推力增加464daN,超过了原计划增加200daN的指标.     

主燃烧室采用增压燃烧的涡扇发动机 热力过程和性能分析

为了研究主燃烧室采用增压燃烧（PGC）的涡扇发动机性能，建立了其热力循环过程计算模型，采用考虑增压特性的传 统涡扇发动机性能计算方法，分析了增压比、涡轮前温度、涵道比、飞行速度、飞行高度等循环参数对增压燃烧涡扇发动机的性能 影响，并与传统涡扇发动机的性能进行了对比评估。结果表明：增压燃烧发动机循环效率高于等压燃烧发动机的，且加热比越大， 增压燃烧发动机性能优势越明显。初步获得了不同循环参数对增压燃烧涡扇发动机的性能影响规律。与同参数的传统涡扇发动 机相比，在总增压比为25~45、涡轮前温度为1500~1800 K内，增压燃烧涡扇发动机的单位推力增大4.7%~8.6%，耗油率降低4.6%~ 8.5%；在飞行高度为15 km、马赫数为0~3内，增压燃烧涡扇发动机的推力增大4.1%~27.6%，耗油率降低2.3%~11.4%，并且飞行马 赫数越高，增压燃烧涡扇发动机的性能优势越大。     

分开排气涡扇发动机的热力循环分析

基于燃气发生器的概念分析了分开排气涡扇发动机的效率划分。在此基础上，通过理论推导证明了分开排气涡扇发动机的最佳外涵风扇增压比的存在判据，及其单位推力、效率和耗油率极值的等价性。给出的判据可以作为实际分排涡扇发动机设计中的最佳外涵风扇增压比的选择依据。针对两型大涵道比分开排气涡扇发动机热力循环分析的结果表明:当外内涵排气速度的比值与风扇、低压涡轮效率的乘积相等时，发动机的总效率和单位推力最大，耗油率最低，从而证明了本文给出的效率划分和最佳外涵风扇增压比判据是合理的。      

核心机系列发展方法在5kg/s流量级核心机上的应用研究

在研究国内外核心机系列发展研究成果的基础上,以中国燃气涡轮研究院研制的5 k N推力涡扇发动机的5 kg/s流量级核心机为平台,开展了核心机派生发展10 k N推力中等涵道比涡扇发动机的应用研究。通过对派生发动机方案实施效果的分析,验证了核心机派生发展发动机技术途径的可行性。归纳了系列发展在核心机设计时应考虑的主要因素,以及发展大推力跨度和不同用途发动机时核心机所需的改进设计。     

飞航导弹/涡扇发动机一体化设计-约束分析与任务分析

1引言与火箭发动机相比,涡喷、涡扇发动机在亚声速条件下具有更高的比冲,而且发动机的状态可以调节,因而推力可以改变,所以以涡喷、涡扇发动机为主动力的飞航导弹具有更远的射程,并能够实现更为复杂的飞行弹道。另一方面,由于涡喷、涡扇发动机的特性参数(推力和耗油率)会随飞行