美国军用第四代发动机新技术大盘点秧盘
文章来源：定做机械网 | 2023-06-07
IHPTET计划采取了许多变革性的技术途径，综合运用了当今发动机气动热力学、材料、结构、工艺和控制等方面的最新成果，可大大提高涡轮前温度，简化结构，降低重量并实现最佳性能控制。第四代发动机具有高推重比、小涵道比、高增压比、高涡轮进口温度、结构简单可靠、耐久性和可维护性好及低寿命期费用等特点。其采用的新技术主要有：（1）风扇和压气机采用三维非定常粘性流设计，提高了级负荷，平均级压比为1.45~1.5，用3级风扇和5~6级高压压气机即可达到总增压25~27，并提高了效率和喘振裕度。风扇和压气机采用空心叶片、整体叶盘结构，减轻了重量。（2）采用两相三维数值计算和模拟技术设计的短环形燃烧室，具有高紊流度、强旋流头部结构。采用双旋流空气雾化喷嘴和浮动壁加多斜孔冷却火焰筒，减少了火焰筒热应力，延长了其低循环疲劳寿命。（3）涡轮采用三维粘性流跨声速气动设计，提高了加功量，采用单级高、低压涡轮和高效高强度隔热涂层及先进冷却结构。（4）涡轮采用对转结构，既可取消高、低压涡轮之间的导向器，又可减小机动飞行时作用于机匣和飞机上的陀螺力矩。（5）采用叶轮机复合倾斜、端弯技术，以减少端壁损失，提高效率。（6）采用刷式封严装置，以减少漏气，提高效率。（7）大量采用新材料和新工艺，如粉末冶金高压压气机盘和涡轮盘、高温树脂基材料风扇机匣、阻燃钛合金高压压气机机匣、第三代单晶材料涡轮叶片、陶瓷基复合材料喷管调节片和双性能热处理涡轮盘等。（8）采用推力矢量喷管，以实现短距起降和非常规机动并减少红外和雷达信号特征。（9）采用第三代双余度全权数字式电子控制系统，以进一步提高控制可靠性。HPTET计划的分阶段实施，不仅使美国成功研制出了以F119为代表的第四代军用发动机，而且目前已具备了研制推重比15~16发动机的技术能力。预计在2020年左右，推重比20一级的发动机即可问世。具分析，未来装备推重比20一级发动机的战斗机可在21000m高空以M3~M4持续巡航，在载弹量近1t的情况下作战半径可达1850km并具有隐身和非常规机动的能力。