前言:本文可以算是一篇軍事科技文章,但是部分內(nèi)容又超出了純粹的軍事技術(shù)范疇,如果您對(duì)中間原理性和制造的內(nèi)容實(shí)在不感興趣,可以直接跳到文章后面部分,有大家都感興趣的最先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的內(nèi)容。

大多數(shù)飛機(jī)由五個(gè)主要部分組成:機(jī)翼、機(jī)身、尾翼、起落裝置和動(dòng)力裝置。

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飛機(jī)結(jié)構(gòu)

飛機(jī)的飛行要解決兩個(gè)問題:一是上升;二是前進(jìn),前進(jìn)靠的是發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向前牽引力或是噴氣產(chǎn)生的向前推力。

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飛機(jī)產(chǎn)生升力的原理

飛機(jī)的上升是根據(jù)伯努利原理,即流體的流速越大,其壓強(qiáng)越小;流速越小,其壓強(qiáng)越大。此外,升力和迎角等都有很大關(guān)系。飛機(jī)機(jī)翼截面圖見上圖,機(jī)翼上方比下方的曲線長。當(dāng)空氣流過機(jī)翼時(shí),因?yàn)榱髁恳欢ǖ那闆r下,流道變長流速增加,機(jī)翼下方的壓強(qiáng)大于上方,于是就產(chǎn)生了向上的托舉力,就是升力。氣流流過的壓力差產(chǎn)生了升力,根據(jù)伯努利公式:

伯努利公式

其中,p為流體中某點(diǎn)的壓強(qiáng),v為流體在該點(diǎn)的流速,ρ為流體密度,g為重力加速度,h為該點(diǎn)所在高度,C是一個(gè)常量。對(duì)機(jī)翼而言,p1和p2就是機(jī)翼上下方的壓力,從公式中可以輕易看出,對(duì)飛機(jī)的升力影響最大的是飛機(jī)前進(jìn)的速度,于是導(dǎo)出下一個(gè)話題,即飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī),航空發(fā)動(dòng)機(jī)是提供飛機(jī)前進(jìn)的動(dòng)力裝置,大致分兩大類:活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)又分為四種:渦噴式、渦扇式、渦軸式、渦槳式。其中渦軸式用于直升機(jī);渦槳式用于中速遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)、旅客機(jī)、海上巡邏機(jī)、反潛機(jī)等航速較慢的中小型飛機(jī),本文將不做詳細(xì)介紹。本文將重點(diǎn)介紹最先進(jìn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),比如波音767、777客機(jī),美軍的F16、F22、F35戰(zhàn)斗機(jī),俄軍的蘇-35、蘇-57戰(zhàn)斗機(jī),我軍的殲10、殲20戰(zhàn)斗機(jī),都使用的是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

飛機(jī)出現(xiàn)的早期,都是星型發(fā)動(dòng)機(jī),屬于活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的一種,早在1903年,星型發(fā)動(dòng)機(jī)就用在了飛機(jī)上,本文就不做具體介紹了。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)簡稱渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),其歷史也很悠久,1937年,世界上第一個(gè)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)就開始運(yùn)行了。

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渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),只有一個(gè)空氣通道,專業(yè)上叫做“涵道”

渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)由5個(gè)結(jié)構(gòu)組成??諝鈴倪M(jìn)氣道進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后,首先被高速運(yùn)轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)壓縮,產(chǎn)生高壓致密空氣以提供大量氧氣,燃燒室噴油燃燒,向后沖擊渦輪機(jī),而渦輪機(jī)又帶動(dòng)前面的壓氣機(jī),燃?xì)饬鲝膰娍趪姵霎a(chǎn)生推力。

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渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)

渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)簡稱渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),基本原理是:在發(fā)動(dòng)機(jī)的前端,有一個(gè)大風(fēng)扇,其作用是吸入空氣。風(fēng)扇后面是低壓和高壓壓氣機(jī),它們逐步將空氣壓縮成中壓和高壓。壓縮后的高壓空氣會(huì)經(jīng)過燃燒室,與航空煤油一起燃燒后,氣體溫度會(huì)有極大的提升。這些氣體會(huì)噴到渦輪,渦輪是由許多葉片組成的輪子,當(dāng)氣體通過渦輪時(shí),葉片會(huì)被氣體推動(dòng)從而使渦輪旋轉(zhuǎn)。最后從尾噴管噴出并產(chǎn)生推力。

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渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)有兩個(gè)涵道

很容易就能發(fā)現(xiàn),渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)兩者之間的區(qū)別:渦噴只有一個(gè)空氣通道,專業(yè)上叫做“涵道”,而渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)卻有兩個(gè)空氣通道。也就是說,渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)是單涵道發(fā)動(dòng)機(jī),而渦扇是雙涵道發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),外涵道與內(nèi)涵道空氣流量的比值叫做涵道比。涵道比越大越省油,經(jīng)濟(jì)性越好。高涵道比的發(fā)動(dòng)機(jī)在亞音速時(shí)有非常好的能效,所以它廣泛地運(yùn)用于客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等。

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渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)剖面圖

高涵道比的發(fā)動(dòng)機(jī),主要推力不是來自于向后噴出的高溫燃?xì)?,而是來自于外涵道高速向后噴出的空氣?strong>現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)也大多采用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),只是為了追求高空的超音速性能,才使用低涵道比的發(fā)動(dòng)機(jī)。比如美國F22戰(zhàn)斗機(jī)使用的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),涵道比很低,只有0.3:1。

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渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖

目前大多數(shù)飛行器采用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),是一種先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī),外側(cè)被進(jìn)氣道包裹,由內(nèi)部的核心機(jī)驅(qū)動(dòng),核心機(jī)包括:壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪,由壓氣機(jī)制造高壓氣體驅(qū)動(dòng)渦輪。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的大致結(jié)構(gòu)和工作原理如下:

1-風(fēng)扇

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發(fā)動(dòng)機(jī)前面的風(fēng)扇

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)前面都有風(fēng)扇,作用就是吸入空氣,大大提高中低速下的進(jìn)氣效率,簡單說就是更有效地把空氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī)。

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前端黑色的就是風(fēng)扇

早期的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),所有的氣流都流過核心機(jī)。而大多數(shù)現(xiàn)代固定翼飛機(jī)都采用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),只有一部分氣流流過核心機(jī),流過核心機(jī)的氣流通過渦輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇。

2-壓氣機(jī)

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壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)

壓氣機(jī)將空氣壓縮到高壓狀態(tài),高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)葉片給空氣作功以提高空氣壓力,因?yàn)闅怏w壓力越高,燃燒時(shí)能釋放的能量越多。壓縮過程發(fā)生在多級(jí)壓氣機(jī)之間,壓縮級(jí)由轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子和固定在機(jī)匣上的靜子組成。

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氣體在壓氣機(jī)葉片中流動(dòng)

見上圖,暗色為靜子葉片,亮色為轉(zhuǎn)子葉片。壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子上的葉片,驅(qū)動(dòng)空氣通過壓氣機(jī)并且使空氣旋轉(zhuǎn),因?yàn)殪o子葉片不旋轉(zhuǎn),以這種阻礙空氣旋轉(zhuǎn)的方式,與轉(zhuǎn)子上的流動(dòng)的空氣形成壓力差,從而獲得更高的壓力。

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左邊為4個(gè)低壓級(jí)壓氣機(jī),右邊為10個(gè)高壓級(jí)壓氣機(jī)

比如上面這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)中,就由左邊的4個(gè)低壓級(jí)和右邊的10個(gè)高壓級(jí)構(gòu)成。因?yàn)樵诹髁恳欢ǖ那闆r下,流道越窄則流速越快,氣體壓強(qiáng)越大,所以壓力左低右高。

3-燃燒室

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燃燒狀態(tài)下的燃燒室

燃燒室是燃料或推進(jìn)劑在其中燃燒生成高溫燃?xì)獾难b置,是一種用耐高溫合金材料制作的,燃料即在此燃燒。被加壓的空氣通過燃燒室,和燃料混合并點(diǎn)燃,并釋放出高能燃?xì)狻?/p>

燃燒室的溫度一千多度,發(fā)動(dòng)機(jī)外部卻連燙手的溫度都沒有,因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片熔點(diǎn)很低,燃燒室的保溫和阻燃工藝是最難的重點(diǎn),否則發(fā)動(dòng)機(jī)的外部零部件都會(huì)損傷,但是想要達(dá)到這個(gè)外部感知不到的溫度,且發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部穩(wěn)定充分燃燒的要求,談何容易?

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燃料注射器的結(jié)構(gòu)

從油箱來的燃料被加壓后,從噴嘴噴出,每個(gè)噴嘴都有一個(gè)燃料注射器,燃料經(jīng)過噴嘴發(fā)生旋轉(zhuǎn)并與輸入的空氣充分混合。

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點(diǎn)火器的結(jié)構(gòu)

發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火采用電子點(diǎn)火的方式,點(diǎn)燃混合后的空氣和燃料并使火焰擴(kuò)散到整個(gè)環(huán)。只要燃燒室啟動(dòng),一直供應(yīng)燃料和空氣的情況下,就會(huì)一直保持燃燒。

4-渦輪

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發(fā)動(dòng)機(jī)尾部的渦輪

在發(fā)動(dòng)機(jī)尾部的渦輪由燃燒室排出的高溫氣體驅(qū)動(dòng)。高壓渦輪的作用是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣體來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī),從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。它可以較好地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)速,保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。高壓渦輪可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和輸出功率,從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。

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燃燒后的氣體經(jīng)過渦輪葉片后,反向驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)和風(fēng)扇

見上圖,經(jīng)過渦輪排出的燃燒后的氣體反向流動(dòng),不僅用來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇,還用來驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)。渦輪葉片的溫度很高,壓氣機(jī)中的部分空氣會(huì)輸送過來冷卻渦輪。

5-尾噴管

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尾噴管噴出氣體,產(chǎn)生推力

尾噴管的主要作用是將由渦輪流出的、仍有一定能量的燃?xì)馀蛎浖铀伲暂^大的速度排出發(fā)動(dòng)機(jī),從而產(chǎn)生推力。尾噴管一般是可調(diào)節(jié)的,以達(dá)到最大的排氣加速度。

6-加力燃燒室

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加力燃燒室具有提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的作用

戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī),一般在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)后加裝一個(gè)加力燃燒室(又稱后燃室),讓前端產(chǎn)生的尾氣與燃?xì)庵匦氯紵a(chǎn)生更大的推力。但由于加力燃燒室的燃燒效率很低,通常只用于短時(shí)爆發(fā),例如起飛、爬升、作戰(zhàn)演習(xí)等情況。

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理我們介紹完成,下面將介紹一下渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的制造難點(diǎn):

1-壓氣機(jī)和風(fēng)扇的葉片制造

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風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪等部件,都有葉片

發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中,葉片受到離心力、空氣燃?xì)猱a(chǎn)生的氣動(dòng)力、熱應(yīng)力、交變力、隨機(jī)載荷等影響。在各種載荷的作用下,葉片極易產(chǎn)生高周疲勞、熱疲勞,為了保證工作質(zhì)量和工作效率,葉片的選材及生產(chǎn)工藝都有極高的要求。

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鈦合金葉片,在高溫狀態(tài)下,中間的小孔用于氣體通過時(shí)冷卻葉片

各類葉片(包括風(fēng)扇葉片、壓氣機(jī)葉片、渦輪葉片)是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件,占據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)制造30%以上的工作量。其中,風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片屬于冷端部件,多使用鈦合金材料,復(fù)合材料用量在不斷加大;渦輪葉片屬于熱端部件,使用高溫合金等材料,通過精密鑄造加工而成,是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中制造難度和制造成本最高的葉片,占渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)葉片總價(jià)值的60%以上。

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葉片上新型的熱障涂層,用于隔熱,以延長葉片的使用壽命

先進(jìn)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪進(jìn)口溫度超過1600℃,不僅遠(yuǎn)超鎳基高溫合金本身的耐熱極限,甚至超過了合金的熔點(diǎn),因而要用最先進(jìn)的材料、結(jié)構(gòu)和工藝來制造。

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空心鑄件內(nèi)腔以改善渦輪葉片的氣冷結(jié)構(gòu)

葉片的材料有鋁合金、不銹鋼、鈦合金、高溫合金和復(fù)合材料葉片等。風(fēng)扇及壓氣機(jī)葉片屬于冷端部件,工作溫度相對(duì)較低,一般采用鈦合金、高溫合金等材料,其中鈦合金因其比重低、比強(qiáng)度高、耐腐蝕,在減重方面貢獻(xiàn)突出,所以被大量用于生產(chǎn)壓氣機(jī)葉片。

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風(fēng)扇上的葉片

從制造工藝上看,壓氣機(jī)葉片葉型薄,易變形,精準(zhǔn)控制其成型精度,高效、高質(zhì)量地加工是葉片制造過程中的核心難點(diǎn)。在各類葉片當(dāng)中,壓氣機(jī)葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中型面結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、工作環(huán)境最苛刻的零部件之一。

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壓氣機(jī)中的葉片

為了減少空氣流動(dòng)動(dòng)力損失,壓氣機(jī)葉片相較于其他部位葉片最大的特點(diǎn)便是其復(fù)雜的型面、扭轉(zhuǎn)度以及葉片本身輕薄的厚度。比如葉片前后緣的厚度只有0.1-0.2mm,不僅型面復(fù)雜,并且制造難度非常高。

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盤類件和機(jī)匣示意圖

2-盤類件和機(jī)匣制造

盤類件主要有渦輪盤、壓氣機(jī)盤、整體葉盤。整體葉盤結(jié)構(gòu)是在常規(guī)盤片分離結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種盤片一體化新型結(jié)構(gòu),具有減重、減級(jí)、增效和提高可靠性等優(yōu)點(diǎn),材料一般選用鈦合金和高溫合金。渦輪盤和壓氣機(jī)盤都是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部件,渦輪盤是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上用于安裝和固定渦輪葉片以傳遞功率的零部件,承受著高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速工作環(huán)境下的復(fù)雜載荷。

機(jī)匣是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要承力部件,為發(fā)動(dòng)機(jī)承受載荷和包容的關(guān)鍵部件,是典型的薄壁結(jié)構(gòu)零件。其主要作用為:保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī),給裝在外部的發(fā)動(dòng)機(jī)部件如燃油泵、滑油泵、發(fā)電機(jī)和齒輪箱等部件以及管路等提供支撐;內(nèi)側(cè)主要安裝靜子和燃燒室,和轉(zhuǎn)子組件一起構(gòu)成空氣流通通道。機(jī)匣按功能進(jìn)行分類可以分為風(fēng)扇機(jī)匣、外涵機(jī)匣、中介機(jī)匣、壓氣機(jī)機(jī)匣、燃燒室機(jī)匣等。機(jī)匣材料多為鈦合金、高溫合金,加工過程中需要著重控制高精度形位公差及薄壁加工變形。

3-控制系統(tǒng)

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航空發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和被控對(duì)象組成,控制系統(tǒng)的主要元件有敏感元件、放大元件、執(zhí)行元件、供油元件等構(gòu)成,大致分為以下幾類:

(1)燃油流量控制:根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同狀態(tài)(包括起動(dòng)、加速、穩(wěn)態(tài)、減速、反推等),將清潔的,無蒸氣的、經(jīng)過增壓的、計(jì)量好的燃油供給燃燒室。在控制中要求:不能喘振;不能超溫;不能超轉(zhuǎn);不能富油熄火;不能貧油熄火。這就是所謂的推力控制、過渡控制和安全限制。

(2)空氣質(zhì)量流量控制:對(duì)流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量流量進(jìn)行控制,以保證壓氣機(jī)工作的穩(wěn)定性。它包括可調(diào)靜子葉片(VSV)和放氣活門(VBV)等。

(3)渦輪間隙控制:控制高壓渦輪,甚至包括低壓渦輪的轉(zhuǎn)子葉片和機(jī)匣之間的間隙,以保證在各個(gè)工作狀態(tài)下間隙為最佳,減少漏氣損失,提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

(4)冷卻控制:它包括兩個(gè)方面,一是燃、滑油溫度的管理,保證滑油的充分散熱及燃油既不結(jié)冰又不過熱。根據(jù)燃油、滑油溫度的情況,決定各個(gè)熱交換器的工作方式。二是以最少的引氣量,控制發(fā)動(dòng)機(jī)部件的冷卻,同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

(5)發(fā)動(dòng)機(jī)控制:包括動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、多發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載匹配控制等。

(6)超聲速飛機(jī)控制:超聲速飛機(jī)所配備的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和尾噴口面積控制,以保證各部件相互之間匹配工作。

4-裝配

請(qǐng)先看一組渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的圖片:

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渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上密集的管線

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發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室的噴油環(huán)

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蘇30戰(zhàn)斗機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī),手工裝配中

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復(fù)雜的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子

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組裝完畢的多級(jí)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子

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成品發(fā)動(dòng)機(jī)上密如織網(wǎng)的管道與管路,只能依靠熟練工人手工裝配

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裝配中的矢量噴管

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裝配后的矢量噴管

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尾噴管,收斂-擴(kuò)散動(dòng)作筒和部分魚鱗片已經(jīng)安裝到位

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起吊裝配中的發(fā)動(dòng)機(jī)

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尾噴管由多片重疊的內(nèi)外魚鱗片組成,外片正好遮蓋住內(nèi)片之間的縫隙

一部航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在極其有限的空間內(nèi),其零部件達(dá)幾十萬個(gè)之多,結(jié)構(gòu)連接彼此傳導(dǎo),每個(gè)零件都有各自的功能,許多零部件的運(yùn)作存在聯(lián)動(dòng)、互鎖、并行和因果等各種邏輯,任何一個(gè)小零部件的問題都可能會(huì)讓航空發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障??梢姲l(fā)動(dòng)機(jī)的制造和裝配過程是十分精密和復(fù)雜的,目前多數(shù)裝配工序都只能是人工操作完成。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的技術(shù)參數(shù)就是產(chǎn)生的推力大小和使用壽命,其中推力是由其輸出功率來決定,而功率又是和發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率有著極為密切的關(guān)聯(lián)。幾十萬個(gè)零件,如果每個(gè)零件的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造精度、工藝方法、裝配精度、控制精度、檢測精度……都差一點(diǎn),那么成品發(fā)動(dòng)機(jī)的整體燃燒效率、功率和推力、使用壽命都有天壤之別的差距。

航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的制造涉及到的空氣動(dòng)力、燃燒技術(shù)、冷卻技術(shù)、材料技術(shù)、控制技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、芯片技術(shù)、焊接技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)、液壓技術(shù)、氣動(dòng)控制技術(shù)、噴涂技術(shù)、裝配技術(shù)……等多門類的工程技術(shù),因此制造難度極大。

目前能生產(chǎn)先進(jìn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的國家主要包括美國、俄羅斯和中國,美國的代表型號(hào)是F135渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),俄羅斯則以NK-32渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為代表,我國是渦扇15系列渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

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俄羅斯NK-32發(fā)動(dòng)機(jī)

俄羅斯NK-32發(fā)動(dòng)機(jī)以其強(qiáng)大的推力和獨(dú)特的設(shè)計(jì)而聞名。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了“雙回路三轉(zhuǎn)子”設(shè)計(jì),并在制造過程中大量采用了鈦合金鑄件,包括風(fēng)扇盤、葉片和壓氣機(jī)盤等部件。這使得NK-32發(fā)動(dòng)機(jī)在推力和性能上都有著卓越的表現(xiàn)。其涵道比為1.4,推重比為7.35,渦輪前溫度高達(dá)1357℃,最大推力更是可達(dá)25噸,堪稱是全球推力最大的第五代軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)之一。比如每架圖-160戰(zhàn)略轟炸機(jī)搭載四臺(tái)NK-32發(fā)動(dòng)機(jī),每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力高達(dá)25,000千克(約250千牛)。這種超強(qiáng)的推力使得圖-160可以以超音速巡航,最高飛行速度可達(dá)到2,220公里/小時(shí),行程超過12,000公里。此外,NK-32發(fā)動(dòng)機(jī)還具有較低的燃油消耗和良好的高空高速表現(xiàn)。

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美國F135發(fā)動(dòng)機(jī)

美國的F-135是世界上最先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。其先進(jìn)的技術(shù)讓一款小涵道發(fā)動(dòng)機(jī)輸出了大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)的推力,這一特點(diǎn)極大地提升了其性能表現(xiàn)。一臺(tái)F-135發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的推力甚至能比得上兩臺(tái)F-414,而且其涵道比只比F414發(fā)動(dòng)機(jī)略高0.17,達(dá)到了0.57,推重比更是高達(dá)11.467,渦輪前溫度可達(dá)1800℃左右,最大推力約為23噸左右,是全球推力最大的第四代軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)之一。F135是一款帶有后燃器的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),專為洛克希德·馬丁F-35閃電II型單發(fā)戰(zhàn)斗機(jī)研制。它有兩種型號(hào):一種是用于F-35A和F-35C戰(zhàn)斗機(jī)的常規(guī)起降型,另一種是用于F-35B戰(zhàn)斗機(jī)的兩級(jí)短距起飛垂直降落(STOVL)變體,包括一個(gè)向前的升力風(fēng)扇。

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國產(chǎn)渦扇-15發(fā)動(dòng)機(jī)

而中國的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)雖然在之前的長時(shí)間內(nèi)與美俄存在較大差距,但在近年來已經(jīng)取得了顯著進(jìn)步,如殲20上裝備的國產(chǎn)渦扇-15(也稱為WS-15)發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)報(bào)道,我國渦扇15系列發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推力18.5噸左右,已經(jīng)超過了美國F22戰(zhàn)機(jī)使用的F119-PW-100發(fā)動(dòng)機(jī)。兩臺(tái)渦扇15發(fā)動(dòng)機(jī),能夠確保殲20戰(zhàn)機(jī)的強(qiáng)勁動(dòng)力,作戰(zhàn)潛力大大提升。

下面是世界上最先進(jìn)的幾款第五代戰(zhàn)機(jī),戰(zhàn)機(jī)尾部的就是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

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美國的第五代戰(zhàn)機(jī):F35戰(zhàn)斗機(jī),型號(hào)為F-135發(fā)動(dòng)機(jī),單發(fā)

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俄羅斯的第五代戰(zhàn)機(jī):蘇-57戰(zhàn)斗機(jī),型號(hào)為“產(chǎn)品30”發(fā)動(dòng)機(jī),雙發(fā)

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中國的第五代戰(zhàn)機(jī):殲20戰(zhàn)斗機(jī),型號(hào)為渦扇-15發(fā)動(dòng)機(jī),雙發(fā)

如果把飛機(jī)比作人,航空發(fā)動(dòng)機(jī)毫無疑問就是人的心臟,其重要性可見一斑。航空電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造,體現(xiàn)著一個(gè)國家的綜合科技水平,也體現(xiàn)了一個(gè)國家的整體實(shí)力。

后記:本文之所以以航空發(fā)動(dòng)機(jī)的原理和制造難度為主要內(nèi)容,而無意去對(duì)比各類先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)和性能等數(shù)據(jù),就是為了讓更多的軍迷對(duì)科技有更深一步的了解,不僅能進(jìn)一步提高自己,甚至能讓更多的人關(guān)注科技的本質(zhì),那就是:要知其然,還要知其所以然。