发动机的改进新动态
1 \0 D7 W1 L6 ^9 \; I0 q杨国才 伍 玥 范 怡
/ v/ H ]2 s6 ?8 W1 ?成都飞机设计研究所 成都. S' c$ X2 I( O& P v
, h/ @( A$ v. ]: `- F
3 J1 ^& a" ~ D( p* Y( C AL_31F发动机的改进新动态) a) l' o$ m# f2 O2 m
成都飞机设计研究所 杨国才 伍 王月 范 怡2 S8 h$ L6 G9 y
3 t+ g! `9 v I" R
/ x: O/ {( ?6 i4 Z- V, u附：1 U1 ?6 O6 _: b
AL-31F技术数据/ c' j$ u2 `- ^" S& ]6 |
3 N3 n) D9 B' q1 ^: o: m
AЛ-31Ф(AL-31F) 2 c+ ~! f6 H6 v
9 k4 b. ?* U3 a2 \2 b
结构形式 双转子加力式
: Q, `2 R; U5 M' ~6 L$ B推力范围 加力12258daN、中间7620daN。 , D4 }5 Q/ Z& f" z
现 状 生产 5 Y ~& @5 s. b% l
价 格 300万美元 4 ?! g8 H2 c& N1 h
用 途 用于苏-27歼击机。不带加力的AЛ-31Ф曾用于“暴风雪”(БУРАН)航天飞机在大气层中试飞时的动力装置(机上装6台)。改进型还用于苏-35等飞机上。 , f1 z9 W4 _7 A7 {2 w) S( H
" O7 S/ W5 s- y研制情况
1 x( V2 q ~2 \9 D3 P# J9 M6 e- Y- y. i7 h
AЛ-31Ф为留里卡设计局在1976～1985年间研制的加力式涡轮风扇发动机。在研制中曾遇到极大的困难。一是超重。起初，发动机有4级风扇、12级高压压气机、2级高压涡轮和2级低压涡轮共20个级。结果发动机超重，达1600kg，而推力仅11000daN，不得不进行大改。改后的方案，风扇仍为4级，但高压压气机减为9级，高低压涡轮各为1级，总级数降到15级，于1976年将重量降到1520kg，但故障很多。为排除故障重量又有增加，约增加了10%，后来采用每减重1kg奖励5个月工资的办法，减轻了70公斤，实现了原定的重量目标。二是涡轮效率比设计值低4%，后来决定接受这个现实。但为了达到性能，只好将涡轮进口温度由1350℃提高到1392℃。结果涡轮叶片裂纹，为此改进了冷却流路，流路十分复杂，采用了旋流冷却，用了新的工艺和好的材料，表面加钴、镍、铬、铝涂层。为此曾撤换过5名领导。在1976～1985年期间，共解决了685个难题。AЛ-31Ф设计中共获得128项专利，使用51台发动机，总运转22900h，其中台架试车16625h，试飞6275h。 8 m1 w, _- ]8 t g1 I' o9 |9 \
$ P ]$ b# a; @; c* s
' E9 ?& R) s1 ?6 f* x; C* s6 w) o+ ^
$ J$ b& L9 g( g AЛ-31Ф还有改进型，其中包括带有矢量喷管的改进型，但未见详细报道。 3 W! t$ h0 v$ K
AЛ-31Ф(AL-31F)
, e `% \% o( m6 p1 ^
9 f6 s8 @ D' k/ E---内容选择---研制情况 结构和系统 技术数据 ) i v" h" `* I
0 H/ s; j0 e# w, m: R& O, U# m# F- U! U
" p4 M. D) `9 A$ b结构和系统
8 X6 j( D% v' o- c/ V4 O
/ u; s: X8 w0 k进 气 口 进气机匣为全钛结构，有23个可变弯度的进口导流叶片，导流叶片前缘固定，由来自高压
o. T! [1 q5 Q# s 压气机第7级的空气防冰，后部则为可调叶片。
; f- R) e) I- J风 扇 4级轴流式，增压比为3.6。整个风扇为全钛结构。前3级转子叶片带有阻尼凸台。整个风
& d9 {- A% R1 `- f& o- ]* | 扇转子用电子束焊焊为一个整体构件。第4级转子叶片对应的外机匣上，带有机匣处理环 " A0 e% X2 o! l8 [
腔，开有400个斜槽，用以提高风扇的稳定工作裕度。第4级出口整流叶片为双排的串列叶 + o1 n, Q2 O O, f" m& o
栅。
# q5 `9 h3 G3 |- |' Z' k高 压 6 o, D8 `0 n) }# o7 ?
压 气 机 9级轴流式。第1～3级盘用电子束焊焊在一起，而第4～6级盘同样用电子束焊焊为一个整
* ~, ]+ y0 M4 E- Q9 W 体。第7～9级则为单盘，而用长螺栓与6级盘连在一起，第1～6级盘为钛合金构件，第7～
1 D3 b) f o0 m: T: t; s b' V 9级则用耐热合金制成。第1～5级转子叶片用钛合金制成，第6～9级转子叶片用耐热合金 / a5 \: [, L/ d4 x6 \" a
制成。所有9级的榫头均为环形燕尾槽式榫头。进口导流器和1级导流器均由钛合金制成并 / a7 Z6 C7 T# [/ j0 V" O, {
装在一个由钛合金制成的前机匣上。进气导流器和第1～2级导流器，共三排是可调的。1 4 M O% s% h7 w
～8级导流器均为悬臂式结构，出口导流器也是双排串列叶栅。
1 A8 ^1 U* y6 w5 t燃 烧 室 环形。有28个双油路离心式喷嘴，两个点火装置和半导体电嘴。
' }" e: ~7 o! O& o U3 Z涡 轮 高低压涡轮均为单级。高压涡轮导向器共有14组，每组3个叶片。高压涡轮转子叶片共90
+ U/ F' e1 y- l2 U" Z 片，不带冠，榫头处带有减振器。低压涡轮导向器共11组，每组亦为3个叶片。转子叶片
: {7 \% ^9 \1 c6 H' ^ 亦为90片，带冠。低压涡轮轴的特点是前后分为三段，前、后段由耐热不锈钢制成，中
& R8 \5 K' n/ e; l9 U0 u( Q w 段由钛合金制成，三段间以“叉型”结构用径向销钉连为一体。高、低压涡轮的4排叶片 * Z# p+ d3 Z7 f3 }+ S
均为气冷式叶片，总冷气量占内涵空气流量的17.5%，其中直接引自第二股气流的为7.5%，
+ o a! K8 X. s! s, f& R, g! R: N 主要冷却高压涡轮导向器前缘等处，另一股气流为8.9%，自燃烧室机匣外壁处引出，经设 - W9 I' }' b8 _4 w3 a* |9 J; X
置在外涵流路中的空气－空气换热器冷却，可使冷却空气降温125～210℃，这些空气中，
/ r6 {8 z, w1 _6 \! Q9 h 占内涵流量的6.4%经高压导向器的中腔进入，除用于冷却导向叶片外，有4.6%进入高压涡
5 K+ y3 G* r9 e( B4 V& B 轮盘前，并有3.2%的空气用于冷却高压涡轮转子叶片。低压涡轮转子叶片用外涵空气进行 " Q5 g1 Z1 f( P# P+ M4 W7 S, V
冷却。冷气经涡轮后机匣支板引入内部，经低压涡轮盘上的一些径向斜孔的泵效应增压， % B! N- i2 Z& k
再进入低压涡轮叶片。 & n- E; h* {( N J$ w3 t- r
加 力
2 o6 H, g% A: V' Q8 E2 p$ m# n/ Q( F燃 烧 室 进口处有混合器，分5区供油，其中第5区为加力起动区，采用“热射流”方式点火。火焰
0 x. u! R' e& S% D 稳定器有3圈“V”形稳定器，并有一些径向传焰槽。防振措施为全长防振屏并在内尾锥处
* H" I+ f2 ~5 C" x" `$ J- f 开有大量的防振孔。 + E) f& G" b$ @3 x8 h9 ?
尾 喷 管 收敛－扩张式喷口，各有16个调节片和封严片。收敛喷口靠16个液压作动筒操纵，扩张喷
6 v5 z- j8 h$ U: N1 ^1 W 口则靠16个周向气压作动筒形成的环形“束带”固紧，随着喷口落压比的变化，靠气动力 ' D' M; v7 {8 }/ q
作动改变喷口的出口截面面积。
. C: g/ r# I8 L* s. W控制系统 基本部分为机械－液压系统，包括主泵－主调节器、加力泵和加力供油和喷口控制等主要 0 Z) B6 g' c" r
附件。还具有称为综合控制器的模拟式电子控制装置，控制发动机的主要工作状态的极限 2 b( o) }1 |& [& V& x! `
值，并有其他多种功能。当电子系统出现故障时，便自动转换由机械－液压系统控制。还
5 f+ F# c8 x( P: x# r2 I6 Z/ ? 具有多项参数的监测系统，以及前苏联发动机特有的防喘系统和涡轮冷却气控制系统等。 # ?7 j) V9 F4 ?& g! t" R
AЛ-31Ф(AL-31F) 4 U) N" e; I& {* c8 v) g0 B U. U
5 W, k( g# l3 n R9 y- V
---内容选择---研制情况 结构和系统 技术数据 6 {* W1 G6 z7 M- U5 z5 s. q
$ y" m7 U3 y+ h1 i1 w, t/ c" r1 k
技术数据
# `' m& ^; b' `' Z8 U( k4 _2 {) O# m# F* M
- q# ^/ ^1 H0 n, u1 K7 P" x- O5 ~$ X8 S+ O. \% ^0 M9 D, l: N
最大加力推力(daN) 12258 % T! U i+ Q, u) w* ~+ P
中间推力(daN) 7620 5 h: \4 b8 N1 ]# S
加力耗油率[kg/(daN·h)] 2.00 0 I5 Z) W% y- S5 p) X$ |
中间状态耗油率[kg/(daN·h)] 0.795 2 D9 N3 j9 ^* s# h2 u5 n
推重比 8.17(按前苏联关于发动机干质量标准) 7 w# H& L1 X+ m0 ^3 ^3 ~
7.14(按国际上一般规定计算)
/ Z, x$ z9 t9 g, Y% {* u* R0 t空气流量(kg/s) 112.0 # o' N0 ^$ S# y. n
涵道比 0.60
/ } f, V2 O; n/ `" f总增压比 23.8
/ [6 |, Y. a3 N涡轮进口温度(℃) 1392 3 D, N% A u- K r" a1 N
最大直径(mm) 1300 4 B% w8 ^+ _4 n, t$ t; K T
长度(mm) 4950
5 ^# x( q/ y6 D2 z1 X$ H质量(kg) 1530 (按前苏联标准)
7 P5 @) e! A Q3 } 1750 (按国际上一般规定) |
发表于 2009-10-5 14:10:24
