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研究花費(fèi)近180億,最大推力156千牛,最大速度2.25馬赫

 洞庭散人資料庫 2017-01-05

F119發(fā)動(dòng)機(jī)全稱F119-PW-100,是為F-22戰(zhàn)斗機(jī)研制的雙轉(zhuǎn)子小涵道比加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),采用可上下偏轉(zhuǎn)的二維矢量噴管,上下偏轉(zhuǎn)角度為20度,推力和矢量由數(shù)字電子系統(tǒng)控制。

普惠公司的F119-PW-100帶加力的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),推力2×104千牛,可保證F-22戰(zhàn)機(jī)不開后燃器而進(jìn)行超音速飛行(超音速巡航)。相對(duì)于普通第四代軍用飛機(jī)引擎,在零件數(shù)量少40%的情況下能多輸出22%的推力。加力2×156千牛(啟用燃燒室),最大速度2.25 馬赫。

在進(jìn)入EMD階段前總共完成了3000余小時(shí)的整機(jī)試車,到1998年共進(jìn)行了8000余小時(shí)整機(jī)試車。當(dāng)轉(zhuǎn)入EMD階段時(shí)(1991年),普惠公司獲得研制9臺(tái)F119試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與39臺(tái)飛行試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的13.75億美元的EMD合同。

按當(dāng)時(shí)空軍需要2000套以上的動(dòng)力裝置來計(jì)算,普惠公司將獲得120億美元的收入。1999年首臺(tái)EMD階段的F119發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行首次試車,1997年裝F119-Pw-100的F-22戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行了首飛,開始了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的飛行試驗(yàn)計(jì)劃。

由3級(jí)風(fēng)扇、6級(jí)高壓壓氣機(jī)、帶氣動(dòng)噴嘴、浮壁式火焰筒的環(huán)形燃燒室、單級(jí)高壓渦輪與高壓渦輪轉(zhuǎn)向相反的單級(jí)低壓渦輪、加力燃燒室與二維矢量噴管等組成。

火焰筒為雙層浮壁式,外層為整體環(huán)形殼體,在殼體與燃?xì)饨佑|的壁面上鉚焊有薄板,薄板與殼體間留有一定的縫隙,使冷卻兩者的空氣由縫中流過。為了使薄板在工作中能在圓周與長(zhǎng)度上自由膨脹,薄板在圓周與長(zhǎng)度上均切成一段段的,形成多片瓦塊狀的薄板,可稱為瓦塊式火焰簡(jiǎn)。

加力燃燒室筒體采用Alloy C阻燃鈦合金以減輕重量,簡(jiǎn)體內(nèi)作有隔熱套筒,兩者間的縫隙中流過外涵空氣對(duì)簡(jiǎn)體進(jìn)行冷卻,在YF119上采用外部導(dǎo)管引冷卻空氣對(duì)筒體進(jìn)行冷卻,在F119上取消了外部導(dǎo)管。

專門為F119開發(fā)了Alloy C型鈦合金,是50%鈦、35%釩、15%鉻組成的高溫阻燃金屬材料;釩和鉻都是典型的高熔點(diǎn)難熔金屬,因此導(dǎo)致加工困難,但是Alloy C型鈦合金在激光器點(diǎn)燃試驗(yàn)中,燃點(diǎn)比傳統(tǒng)鈦合金高出500度的優(yōu)秀性能,也使F119的一系列高指標(biāo)得以實(shí)用化。

噴管上下的收擴(kuò)式調(diào)節(jié)片可單獨(dú)控制喉道與出口面積,而且當(dāng)上下調(diào)節(jié)片同時(shí)向上或向下擺動(dòng)時(shí),改變了排氣流的方向,即改變推力的方向。發(fā)動(dòng)機(jī)的推力能在飛機(jī)的俯仰方面正負(fù)20°內(nèi)偏轉(zhuǎn),從+20°到一20°的行程中只需1s。

推力和矢量由雙余度全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)控制,用由煤油作介質(zhì)的作動(dòng)筒來操縱。調(diào)節(jié)片設(shè)計(jì)成可減小雷達(dá)散射截面積;為減少紅外信號(hào),對(duì)調(diào)節(jié)片進(jìn)行了冷卻。尾噴管也采用Alloy C阻燃鈦合金以減少重量。

燃油控制系統(tǒng)為第四代雙余度全權(quán)限數(shù)字電子控制系統(tǒng)(FADEc),每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)有兩套調(diào)節(jié)器,每套調(diào)節(jié)器有二臺(tái)計(jì)算機(jī),以確保調(diào)節(jié)系統(tǒng)高的可靠性。

設(shè)計(jì)中特別加強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性,例如大部分附件包括燃油泵和控制系統(tǒng)均作為外場(chǎng)可換組件(LRU),而所有的每個(gè)LRU拆換時(shí)間不超過20min,所用的工具僅是11種標(biāo)準(zhǔn)手動(dòng)工具。所有的附件、導(dǎo)線和管路均在發(fā)動(dòng)機(jī)下部每個(gè)外場(chǎng)可換組件均能直接達(dá)到。

而F-22戰(zhàn)機(jī)可惜其只生產(chǎn)了187架,就因?yàn)閮r(jià)格昂貴而被停車。而該戰(zhàn)機(jī)引擎供應(yīng)商普惠也跟著遭殃,投入研發(fā)費(fèi)用近25億美元(近180億人民幣)幾乎無利可圖。F119發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展型為F135,推力達(dá)到180千牛,已裝備在F-35閃電戰(zhàn)機(jī)。

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