发动机的改进新动态4 B0 l4 e9 W1 q2 v4 [4 C, V
杨国才 伍 玥 范 怡
) ~1 d; p m* M" W$ U, [* B; z成都飞机设计研究所 成都9 E. u4 g" \. i2 g V/ A
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* S2 Q6 {6 y- k( L AL_31F发动机的改进新动态
0 B: a$ @4 ^1 E成都飞机设计研究所 杨国才 伍 王月 范 怡
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附：
4 L7 R: W& l" I8 W0 l+ P4 {' s) v" LAL-31F技术数据) C/ k) O" L. M& V; z9 D4 u
& @) w9 H: R" e( a1 m' XAЛ-31Ф(AL-31F) # B: C9 P, Z* R3 ]4 M% g
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结构形式 双转子加力式
: v0 y0 |9 G% F( g; E; j推力范围 加力12258daN、中间7620daN。 7 S" o1 I% {9 U" T
现 状 生产 . K/ U7 V$ j( J) R9 R. @3 _- {+ a
价 格 300万美元
# r, @, r+ X1 I; ~! R6 s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。 6 ^$ E# Q5 j3 x+ }) w$ f
4 j$ H* e) \& y; @# r. {+ l研制情况 2 U% Z. c9 G3 i ?1 t! X
+ }$ Z8 ]2 B! q$ L; ?! ^" z 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。 " e, t1 r, `$ {' p/ d3 D
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5 D0 k# d/ N, n, {8 L+ ^* e% z4 v6 L 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。
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4 Z* A# c. m/ y; t" x! B9 L* @& i---内容选择---研制情况 结构和系统 技术数据
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结构和系统 . l$ s8 M$ K9 L
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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
. O8 z# x4 G! d8 @" x* j 压气机第7级的空气防冰，后部则为可调叶片。 \4 H; h) L7 l6 W
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
% E- L& t' T5 I 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
" I0 y2 Q$ R1 q+ k/ A 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
# V7 g9 @ x E4 y/ e) b 栅。 * g7 z0 N) a: W3 {2 y2 I) U
高 压 $ t) m6 z6 Q8 z5 M# [1 D
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
5 K4 Y6 o, z# E 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～
5 V; H) t# T$ M& j3 t 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 }( K3 ]$ n) p# t9 U
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 - @" v# H5 _6 s0 L$ [
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
# t$ b. ?; F& T- d8 l, i ～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。 r4 d2 m# u" i0 H( j& a m
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。
0 }4 |3 Q, p. }0 x, D( i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
9 F9 C4 y2 Q5 o+ [6 k3 W, b 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 9 G8 g V; q: }" ~' j0 ^2 O7 H
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
1 S7 X4 F( U) H" g 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 . S5 F; `+ `( g
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%，
+ D& |* }0 J/ m5 Y2 f o 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 . N s# t+ x8 X5 c/ D
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， 3 V( G6 B/ W% A" ~: ~' O0 g
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 1 q# [: ^8 v9 w% w/ T! p
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
1 a; q, B2 R- A+ p; l3 R7 e 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，
' A9 S+ v! {8 g 再进入低压涡轮叶片。 . m0 Z4 R6 ]) \$ _3 o3 t% B
加 力
$ f X; y( L+ I1 f& s9 V. y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
R3 b& [$ r; m% K 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
8 B M6 k2 E. o% t) L( t# Q 开有大量的防振孔。 4 h( Q( p6 r+ _$ F0 f3 N
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
1 [; H+ Z' X; S6 Y/ _ 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
5 i; ]- g& k( o7 F 作动改变喷口的出口截面面积。 / p2 f4 G3 \! R1 z+ `, ~( h
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 ; J4 G5 ]' Y+ b0 S( z( j1 m6 c
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
6 c0 w/ l' b( t5 t 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 ( T1 J2 m3 P* t* K: m1 m
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。
$ Z( l/ J+ \3 I' lAЛ-31Ф(AL-31F) / f R8 i, u9 v5 C Q8 y
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---内容选择---研制情况 结构和系统 技术数据
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' X* b3 r' W* L0 I& V0 w+ N7 K# i技术数据 6 u4 V1 E* z7 e2 Z
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~* J& Q8 b/ }& g& s最大加力推力(daN) 12258
T) J1 ^, |7 ^5 D* `+ [; H中间推力(daN) 7620
+ J a2 ?4 F4 I' ?, p. F加力耗油率[kg/(daN·h)] 2.00 X$ \; B# C0 |0 w
中间状态耗油率[kg/(daN·h)] 0.795
7 Y5 z5 p; V8 N6 m5 |2 o推重比 8.17(按前苏联关于发动机干质量标准) 8 |( f! D8 _6 A: y
7.14(按国际上一般规定计算)
) n, k9 y6 s/ q' G% i5 l" C: A* u2 ]- [空气流量(kg/s) 112.0
) S3 s, M+ G: F" N3 K涵道比 0.60 # q0 w) N# G1 j/ O% Q/ E" f
总增压比 23.8 ! \/ l2 v% R0 u4 y6 C
涡轮进口温度(℃) 1392 ' w, H$ P; R3 A/ H% K
最大直径(mm) 1300
) i! R8 f7 e) B2 R% f长度(mm) 4950
3 ^. n/ u% r. R% h1 b* A: O/ D, T质量(kg) 1530 (按前苏联标准)
; j- l( ?, [$ R4 p y+ k) ^ 1750 (按国际上一般规定) |
发表于 2009-10-5 14:10:24
