发动机的改进新动态) b& W8 B. D, x9 _' Q/ B
杨国才 伍 玥 范 怡
: Y! r/ R+ j0 Y% B$ ^5 d成都飞机设计研究所 成都9 @9 C w, f( o/ _6 H
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AL_31F发动机的改进新动态
; ~4 Y2 g p/ @) p# t成都飞机设计研究所 杨国才 伍 王月 范 怡! i( [, `. ?- t D: U* e
" P( v2 c) L# L) G0 ]
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附：
% p& N" @ T) H% y3 ?5 f; DAL-31F技术数据$ g+ z3 T; @! D. ]
/ Q$ ?+ g$ T' mAЛ-31Ф(AL-31F) % E: q+ j9 R2 t/ u3 A) }
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结构形式 双转子加力式 ! K4 ^& B. G0 l7 }2 ~2 W. c4 l
推力范围 加力12258daN、中间7620daN。
+ I5 z7 t( r1 j现 状 生产
, h9 {& D1 N+ Z+ f" p& {* `5 U价 格 300万美元 . i. @+ q: h0 Z; G4 h. ]
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。 ; o( ]2 P8 |/ s
4 X& K' N4 u# M1 @% E研制情况 5 ] J" a: M- ~
2 i3 O# H D% c/ V( q- l; d 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。
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. x& F3 N0 G; K" w* u k 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。
7 n. A2 K F3 J# ~, a; vAЛ-31Ф(AL-31F)
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: Q6 R% l* T+ S/ S4 a5 m# H---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
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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
; V! L+ c) y, S6 Q( f L 压气机第7级的空气防冰，后部则为可调叶片。 7 Z0 R0 P$ F- v7 A' {: `; z, `3 ]
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
8 _$ ~/ W) T. \5 d 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
4 C* _! M# x& t( D 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
d4 `2 J: c" v# {3 T5 U# P# Z 栅。 * i; J3 J* f4 z* n1 a1 n
高 压 4 O* Q( [' W+ c3 [1 X+ l
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 + b' @8 g7 s1 d; B
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～
# Y& n/ r" U5 b. q* ~ 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 1 \/ Q, F' J3 u/ O' Y& o1 ]9 R8 X
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
7 _: ?) H) N' X4 R! j( f4 D* E& G. d 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 ! @% G+ k7 a& u, B; T
～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。
|" [2 S; J; |- B* V) L5 f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。
# X* V; {4 ], k+ ~3 e5 e9 J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
( R4 a- s) N& e) 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 $ Z# i' S* X- P. `0 z) P
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
3 T$ h) K( t: m' a' g+ A) s 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 4 }% N. r% ~* O1 V# }* b. Y( |' O
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%，
1 Y. j7 q* J+ q- c, H0 ^) T& v 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
1 _ e$ J& W& ?& o2 K; O 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，
& X4 x8 T. [% a& B 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
- z6 I+ |8 m" }& G9 r2 k0 X( z 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
6 q! P( F, f5 |4 m 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，
% b) i) q" p# A* F& B 再进入低压涡轮叶片。
; G: {/ y! Z3 h0 K: v加 力 ; b9 q+ A- G( J# F, @+ b
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 0 s6 q5 U3 u5 ]. K1 ?
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 ! u3 j; ~! K% {9 c6 g! D# C; \
开有大量的防振孔。
2 c, {$ h$ p6 m7 j. T: \, X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 5 k. N+ b* y; g* F
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
$ u) @* E4 D2 r7 i. G 作动改变喷口的出口截面面积。 0 a& t+ z) C7 `4 y8 Y/ X
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 : t/ ]% g' P, J) }( h0 ]" r9 g
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 5 O" O% i+ X$ ?5 K" B( k y
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
( u7 R( L* O* Y% C( K2 \ Q 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。
1 Z1 f* u# ]! mAЛ-31Ф(AL-31F) , a! R) m& \4 ]4 V- S9 ]
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---内容选择---研制情况 结构和系统 技术数据 6 s9 n3 r6 M( }- Q
. G8 s- a: p- Z; p u: H技术数据 1 n7 [: R$ ~. r2 r; t, f
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) ?( G! u6 ~: M: P3 u# y最大加力推力(daN) 12258 / O6 [& z/ Q. V. s' e U+ Y6 M
中间推力(daN) 7620
: h3 n% ?& b0 H4 ?! B' L加力耗油率[kg/(daN·h)] 2.00
8 W. i8 g. m! z1 o/ _+ i& v6 u' U中间状态耗油率[kg/(daN·h)] 0.795 9 o5 I9 n8 f6 g; Q
推重比 8.17(按前苏联关于发动机干质量标准) + O$ E, [6 {& `8 B* \3 e2 I- a
7.14(按国际上一般规定计算)
; s5 \. ^& V! N; q U8 v5 u h空气流量(kg/s) 112.0
# K1 Z# f1 t2 q1 A涵道比 0.60
) |7 D( @% s, d. E; y总增压比 23.8 6 |7 v, h I+ I) U5 l3 C6 W- c/ s9 K
涡轮进口温度(℃) 1392
$ f1 l+ m6 ?2 z2 F最大直径(mm) 1300
8 Q" a2 n# w! q7 w9 H: r8 M; J1 e长度(mm) 4950
^: y o7 b5 b. j8 s& h& C' i质量(kg) 1530 (按前苏联标准) : Q' d0 D: A6 z. r% s% W
1750 (按国际上一般规定) |
发表于 2009-10-5 14:10:24
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