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發(fā)動機的改進新動態(tài)$ s$ _4 {9 \, \
楊國才 伍 玥 范 怡
( Y! @* C- @: A8 Q成都飛機設(shè)計研究所 成都! w8 ?- ~+ L3 L2 \. v
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AL_31F發(fā)動機的改進新動態(tài)# y. g& z7 l; F' h* S1 M* b
成都飛機設(shè)計研究所 楊國才 伍 王月 范 怡0 P5 I2 W7 n6 s* a
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附：
* p: @* e# U* f; N& k3 zAL-31F技術(shù)數(shù)據(jù)
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AЛ-31Ф(AL-31F) & r* }6 k9 C/ Z$ P9 X3 N! ?
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結(jié)構(gòu)形式 雙轉(zhuǎn)子加力式 9 Z7 T- [- |3 ~% _7 _! `/ g* i! t; J
推力范圍 加力12258daN、中間7620daN。 ( {( r" w$ T- W4 i/ Q$ B
現(xiàn) 狀 生產(chǎn)
* ~4 Y. y2 p8 ?6 D, P# C價 格 300萬美元
2 k b. x5 W0 F2 C+ R# ]; i: i用 途 用于蘇-27殲擊機。不帶加力的AЛ-31Ф曾用于“暴風(fēng)雪”(БУРАН)航天飛機在大氣層中試飛時的動力裝置(機上裝6臺)。改進型還用于蘇-35等飛機上。
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研制情況
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0 I9 [: e# Z. v/ I, i. a7 Q AЛ-31Ф為留里卡設(shè)計局在1976～1985年間研制的加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。在研制中曾遇到極大的困難。一是超重。起初，發(fā)動機有4級風(fēng)扇、12級高壓壓氣機、2級高壓渦輪和2級低壓渦輪共20個級。結(jié)果發(fā)動機超重，達(dá)1600kg，而推力僅11000daN，不得不進行大改。改后的方案，風(fēng)扇仍為4級，但高壓壓氣機減為9級，高低壓渦輪各為1級，總級數(shù)降到15級，于1976年將重量降到1520kg，但故障很多。為排除故障重量又有增加，約增加了10%，后來采用每減重1kg獎勵5個月工資的辦法，減輕了70公斤，實現(xiàn)了原定的重量目標(biāo)。二是渦輪效率比設(shè)計值低4%，后來決定接受這個現(xiàn)實。但為了達(dá)到性能，只好將渦輪進口溫度由1350℃提高到1392℃。結(jié)果渦輪葉片裂紋，為此改進了冷卻流路，流路十分復(fù)雜，采用了旋流冷卻，用了新的工藝和好的材料，表面加鈷、鎳、鉻、鋁涂層。為此曾撤換過5名領(lǐng)導(dǎo)。在1976～1985年期間，共解決了685個難題。AЛ-31Ф設(shè)計中共獲得128項專利，使用51臺發(fā)動機，總運轉(zhuǎn)22900h，其中臺架試車16625h，試飛6275h。
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AЛ-31Ф還有改進型，其中包括帶有矢量噴管的改進型，但未見詳細(xì)報道。 9 \. U, n6 _' o7 Z0 `/ t6 }
AЛ-31Ф(AL-31F) G$ v( H! y$ r$ g8 T* f& m* u
8 k) Y6 {; k0 z---內(nèi)容選擇---研制情況 結(jié)構(gòu)和系統(tǒng) 技術(shù)數(shù)據(jù) ) D& s$ j3 @5 ]" z+ N+ S
, A0 {; U! o3 ~/ D- u1 y- d4 ~! V
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結(jié)構(gòu)和系統(tǒng) ! U4 W& v& F/ {. p, G" @2 f
0 A5 ~$ g0 ]: [0 h+ f$ s進 氣 口 進氣機匣為全鈦結(jié)構(gòu)，有23個可變彎度的進口導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片前緣固定，由來自高壓
2 E1 H1 T6 t" a- E; R# P 壓氣機第7級的空氣防冰，后部則為可調(diào)葉片。
$ v3 ?6 W3 X- k0 ~4 u7 E風(fēng) 扇 4級軸流式，增壓比為3.6。整個風(fēng)扇為全鈦結(jié)構(gòu)。前3級轉(zhuǎn)子葉片帶有阻尼凸臺。整個風(fēng)
9 T) s- f! h" W- a8 J$ t- } 扇轉(zhuǎn)子用電子束焊焊為一個整體構(gòu)件。第4級轉(zhuǎn)子葉片對應(yīng)的外機匣上，帶有機匣處理環(huán)
' o3 v D! d7 k+ c4 J# Y9 O, N3 x 腔，開有400個斜槽，用以提高風(fēng)扇的穩(wěn)定工作裕度。第4級出口整流葉片為雙排的串列葉
4 I/ q7 f" u2 n+ T- r 柵。 0 F2 B( M4 y: ]5 Z' V, k
高 壓 $ \) \7 q% }1 k) _3 @
壓 氣 機 9級軸流式。第1～3級盤用電子束焊焊在一起，而第4～6級盤同樣用電子束焊焊為一個整 ! i i( L* O1 T* B0 [
體。第7～9級則為單盤，而用長螺栓與6級盤連在一起，第1～6級盤為鈦合金構(gòu)件，第7～
$ `9 }, ^% L" A% r/ A 9級則用耐熱合金制成。第1～5級轉(zhuǎn)子葉片用鈦合金制成，第6～9級轉(zhuǎn)子葉片用耐熱合金
) d$ V2 S% o& w5 G 制成。所有9級的榫頭均為環(huán)形燕尾槽式榫頭。進口導(dǎo)流器和1級導(dǎo)流器均由鈦合金制成并 1 c$ R$ D5 o$ y% T
裝在一個由鈦合金制成的前機匣上。進氣導(dǎo)流器和第1～2級導(dǎo)流器，共三排是可調(diào)的。1 # g5 z% s3 A# m2 h& e1 P1 `
～8級導(dǎo)流器均為懸臂式結(jié)構(gòu)，出口導(dǎo)流器也是雙排串列葉柵。
0 g% v/ t3 O' C/ ~5 i+ }1 y燃 燒 室 環(huán)形。有28個雙油路離心式噴嘴，兩個點火裝置和半導(dǎo)體電嘴。
$ s/ w2 C% z+ r$ }/ k渦 輪 高低壓渦輪均為單級。高壓渦輪導(dǎo)向器共有14組，每組3個葉片。高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片共90 4 \% c/ X' x- X
片，不帶冠，榫頭處帶有減振器。低壓渦輪導(dǎo)向器共11組，每組亦為3個葉片。轉(zhuǎn)子葉片
; N* ~6 y& ]" M 亦為90片，帶冠。低壓渦輪軸的特點是前后分為三段，前、后段由耐熱不銹鋼制成，中
3 \# B) y- t0 \" G1 G4 d3 h1 \3 M; w 段由鈦合金制成，三段間以“叉型”結(jié)構(gòu)用徑向銷釘連為一體。高、低壓渦輪的4排葉片 9 W. Q! N8 S* W0 S
均為氣冷式葉片，總冷氣量占內(nèi)涵空氣流量的17.5%，其中直接引自第二股氣流的為7.5%， 0 w1 N# S: T1 N5 H" A& J
主要冷卻高壓渦輪導(dǎo)向器前緣等處，另一股氣流為8.9%，自燃燒室機匣外壁處引出，經(jīng)設(shè) . K% A- f2 C8 _- Y( A' t' i0 e
置在外涵流路中的空氣－空氣換熱器冷卻，可使冷卻空氣降溫125～210℃，這些空氣中， 3 k% o( j: _- S% H# i1 L
占內(nèi)涵流量的6.4%經(jīng)高壓導(dǎo)向器的中腔進入，除用于冷卻導(dǎo)向葉片外，有4.6%進入高壓渦 # v+ ?( d4 u5 c. V! P
輪盤前，并有3.2%的空氣用于冷卻高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片。低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片用外涵空氣進行 # {& {& z. P" |- M/ u7 O; L9 M
冷卻。冷氣經(jīng)渦輪后機匣支板引入內(nèi)部，經(jīng)低壓渦輪盤上的一些徑向斜孔的泵效應(yīng)增壓，
1 P- o+ O+ Q. G% Y, s' ^2 R 再進入低壓渦輪葉片。 + _% v7 m0 f. ]# N! s6 O9 p
加 力
S0 S; J7 ~% ?% g5 U燃 燒 室 進口處有混合器，分5區(qū)供油，其中第5區(qū)為加力起動區(qū)，采用“熱射流”方式點火�；鹧� . {0 `0 r7 U3 {& B
穩(wěn)定器有3圈“V”形穩(wěn)定器，并有一些徑向傳焰槽。防振措施為全長防振屏并在內(nèi)尾錐處 I, ]4 ~# A& d9 g
開有大量的防振孔。
) x" l1 _" x6 H/ p尾 噴 管 收斂－擴張式噴口，各有16個調(diào)節(jié)片和封嚴(yán)片。收斂噴口靠16個液壓作動筒操縱，擴張噴 % G3 T6 j8 b0 `( k) X
口則靠16個周向氣壓作動筒形成的環(huán)形“束帶”固緊，隨著噴口落壓比的變化，靠氣動力
+ V- O8 E2 b0 z8 h6 s @ 作動改變噴口的出口截面面積。 * V+ ]1 z0 c' L1 E; X, i
控制系統(tǒng) 基本部分為機械－液壓系統(tǒng)，包括主泵－主調(diào)節(jié)器、加力泵和加力供油和噴口控制等主要 ) D" M5 g6 c( x8 G/ z& `
附件。還具有稱為綜合控制器的模擬式電子控制裝置，控制發(fā)動機的主要工作狀態(tài)的極限 3 J( R+ M8 q7 l$ F: U
值，并有其他多種功能。當(dāng)電子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，便自動轉(zhuǎn)換由機械－液壓系統(tǒng)控制。還 : {8 s0 L8 e! R) P- F4 u3 N, e8 d
具有多項參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，以及前蘇聯(lián)發(fā)動機特有的防喘系統(tǒng)和渦輪冷卻氣控制系統(tǒng)等。 * t& a+ _3 x$ T+ P" U. M
AЛ-31Ф(AL-31F)
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$ ^6 z, _0 \4 C9 T3 E: d8 A---內(nèi)容選擇---研制情況 結(jié)構(gòu)和系統(tǒng) 技術(shù)數(shù)據(jù) 6 Q4 [ x2 \, O2 z- }# _7 c1 _ N
5 M9 X w! z& G+ g技術(shù)數(shù)據(jù) 8 r7 N i2 z6 j$ P
0 W, B" O0 t* g" e$ g- u4 @
$ ?3 I! X% g' H) Q+ Z+ n最大加力推力(daN) 12258 : K& H3 B2 x, `
中間推力(daN) 7620
; a' w- y* g0 e& U6 Z m加力耗油率[kg/(daN·h)] 2.00 7 [; s$ j6 L z' Q5 A3 G' Z
中間狀態(tài)耗油率[kg/(daN·h)] 0.795 # b! X1 D, b% Q1 N( ~7 M; H3 I+ j
推重比 8.17(按前蘇聯(lián)關(guān)于發(fā)動機干質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)) - ?, p1 M$ c8 S6 d
7.14(按國際上一般規(guī)定計算)
$ ~: n* v, f7 t+ y& L# B+ G空氣流量(kg/s) 112.0 " X2 B9 X! f( e; s0 @( ]0 U7 `
涵道比 0.60 i' X* ] y) H
總增壓比 23.8
% d( _9 \& ~1 S3 }7 Y# e' s渦輪進口溫度(℃) 1392 ! a/ Q1 U) A$ {" |) o7 W
最大直徑(mm) 1300 - I m. I) G N0 T, a
長度(mm) 4950 s1 t8 Y; a( R7 t0 L
質(zhì)量(kg) 1530 (按前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)) ) n+ u* e( X2 _3 J
1750 (按國際上一般規(guī)定) |
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發(fā)表于 2009-10-5 14:10:24
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