发动机的改进新动态
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成都飞机设计研究所 成都1 M) j& S6 U* y6 I4 b7 B! t3 Y
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AL_31F发动机的改进新动态
- Y; D- B9 S% g& ]3 o6 J, i' k成都飞机设计研究所 杨国才 伍 王月 范 怡& t3 x9 B; j7 ]* i& Q
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附：$ f2 `# g# j0 l# n; ~
AL-31F技术数据9 n7 {% @1 [; @" F) Z8 ^' S
) l* ]- R2 x$ C" h; S n* R7 iAЛ-31Ф(AL-31F)
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结构形式 双转子加力式 ( k0 b, Z5 o/ S8 ?. c8 { A. p
推力范围 加力12258daN、中间7620daN。
, e3 p+ x0 ]' N& W* N4 e) ^现 状 生产 7 E3 R K- }, _* t- s/ O9 h
价 格 300万美元
1 F8 \1 a2 W' B, \9 R) l$ `. G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。 7 ?! G0 L4 t' `: |* L. b+ \5 s5 B
" z* M0 m* T, Q; F0 o0 y研制情况 : ~6 _; N+ v1 D, k5 s* j5 @
2 v; L: W9 p1 \1 f* k 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。
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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。 , b3 X: ?8 T! Q+ k# \/ I# y3 R
AЛ-31Ф(AL-31F) # S6 E2 l- r' r
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---内容选择---研制情况 结构和系统 技术数据 * n+ C( ~) k- U
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7 ^# Q V" v5 X+ O; Q, ]/ F结构和系统
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2 O0 p5 o- N* X7 d v( `7 |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 ' E0 W' r2 D( E" m. L7 Q G1 R7 X
压气机第7级的空气防冰，后部则为可调叶片。
1 n8 R% H& v& n( c; {/ L! g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 ' M6 G; I9 O' Y g
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 1 i1 z' D6 a% u" p" B' X' d
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
4 J' Z9 J- z; g; @2 G! t 栅。
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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 2 P7 N) r P ~6 q" D; h4 k! P
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～ ; F( G. {+ K o( `, c6 O" @+ C
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 1 w' \" s1 B/ ]: R+ Q' ~/ c
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
" q6 K5 h! c9 F% }* Z 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
( c. k* N w7 o- g3 D ～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。 $ n1 H# `$ ^. ]) i
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。
7 E1 Z+ r4 o6 C/ n, e, `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 . ~! k% m% j R$ ~- [
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
; a* i5 j) e+ S1 J. `" p8 ~' K9 x 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 5 ]3 A1 M0 T0 {$ P' q {; p/ e
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 1 L! A4 z; P; g6 K
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%，
X$ ?4 p+ P# [1 @- P/ M: k$ s. b 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 6 E7 f) b" l# R- `: e$ J3 [
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， ' Q* _% Y. \) n' R$ [" C- c, W
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
& h7 ?3 Z$ E, O 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
: X; c2 V d V8 P& ~, Z 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，
% u5 u, g: h4 J) K9 ?2 A 再进入低压涡轮叶片。
4 b6 g) _8 Y# q/ I加 力 4 M* x/ r+ P. [: n1 }
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 $ V& L# a& n) x, |, N: J! W
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 + t& [( C" w9 v
开有大量的防振孔。
+ m! d* O I1 ^+ i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
8 B" R+ W. u* \/ S) b' B4 t' J 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
) W. n/ W) l. }. W1 a" x1 X+ a 作动改变喷口的出口截面面积。 : a6 f' j7 l c" d! j" K/ @
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
+ m8 J, z6 o0 K' j 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 / M# R3 ^ b: Q# i3 o6 ~
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
* Y- i+ O- j4 W1 B 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。
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; x- L3 g- O- _& N$ ]---内容选择---研制情况 结构和系统 技术数据
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技术数据 / p9 M! C, _# V( `* ]$ L
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最大加力推力(daN) 12258 ! Q# \* d. }# j3 @( |- S
中间推力(daN) 7620
# [1 }0 Y1 n' L1 P- o! g加力耗油率[kg/(daN·h)] 2.00
, z! J* U8 u0 t7 G7 A9 L中间状态耗油率[kg/(daN·h)] 0.795
2 i1 k0 v) a# l( m* Q, R推重比 8.17(按前苏联关于发动机干质量标准) ' C b* w8 }( R7 `
7.14(按国际上一般规定计算)
; Q8 P; K6 ?+ Y5 `0 k9 m' B/ p% t4 R空气流量(kg/s) 112.0
# }2 P( S9 z- M7 `. ]涵道比 0.60
( p) C0 f$ G2 V& v1 `% e+ l总增压比 23.8
; x, l, t8 ~( P* T* B涡轮进口温度(℃) 1392
- L4 r* _/ ~& d+ e: [! v9 T最大直径(mm) 1300
8 Q1 n$ H) ~. r% i2 b6 ^长度(mm) 4950
+ i- |" e* N) G2 d3 | ~& ^质量(kg) 1530 (按前苏联标准) ) S$ d6 _! W4 |" c+ P
1750 (按国际上一般规定) |
发表于 2009-10-5 14:10:24
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