梟龍之心：渦扇13發動機推力應達10噸以上(組圖)

梟龍之心：渦扇13發動機推力應達10噸以上

2010-07          來源: 環球時報-環球網

核心提示：由於渦扇13的流量比美國通用的F414發動機大，在單位推力相同的情況下，流量和單位推力相乘所得到加力推力必然大於F414。F414的推力已經接近10噸，那就可以想象渦扇13的推力完全可以達到10噸以上。

網上流傳的中國國產發動機係列圖，注意紅框中的渦扇13和渦扇15發動機。

資料圖：梟龍曾考慮裝備美國普惠公司研製的PW1120發動機。

資料圖：法國斯耐克瑪公司生產的M88-2渦輪風扇發動機主要裝備陣風戰機。曾向中國推銷準備用於梟龍戰機。

環球時報7月27日報道   雖然俄方同意以相對低廉的價格向中國提供RD-33係列發動機(RD-93)，FC-1的動力係統也因此有了著落。不過鑒於國際政治現實、軍備出口政策等限製因素，中國與巴方都不願FC—l完全依賴於RD-93發動機。因此，中國的航空動力廠商也開始主動出擊，積極尋求替代方。

2000年，中國引進RD一33係列發動機，也獲得了全套的資料。結合中推研製的成果，開始著手FC一1發展型動力的研製。2003年，中國工程院院士劉大響在公開場合談到渦扇13發動機的發展，旋即其談話也出現在貴州科協的網站上。從現有公開的文章看，其風扇為3級，高壓壓氣機8級。相比RD-33發動機，風扇減少了1級，高壓壓氣機減少1級。從結構上來看更接近F404，隻是相對增加了1級高壓壓氣機。由其加力推力來看達到了86.37千牛，耗油率2.02公斤／daN-小時，不加力推力達到56.75千牛，耗油率0 73／daN-小時。應該說除了加力推力有所增加外，不加力推力相比RD一33有了明顯提高，這在高壓壓氣機減少1級的情況下是鬥分難能可貴的。提高發動機增壓比和渦前溫度是提高發動機性能的兩大手段，渦扇13的增壓比相比RD一33已經提高到23左右(RD 33的壓比為21.7)——RD一33的高壓壓氣機壓比大致在6.9，9級高壓壓氣機的平均級壓比隻有1.239(平均級壓比是壓比的n次根，n是壓氣機的級數)，相比我們中推7級高壓壓氣機的7.02壓比和1.321的級壓比顯然是落後了。

筆者不知道渦扇13的高壓壓氣機壓比，但如果以RD一33的4級風扇的3-2計(應該說我們新一代發動機的3級風扇壓比完全可以達到3.2)，渦扇13的8級壓氣機完全可以達到7.187，平均級壓比也能達到1.279。當然，渦扇13的空氣流量由RD一33的76公斤/秒加大到80公斤／秒也是發動機推力增加的原因之一。但就單位推力來看，渦扇13還是明顯增加了。單位推力的提高意味著發動機性能的提高，涵道比也有相應增大，由0.48提高到0.57；核心機流量相比RD一33下降了，但不加力推力卻上升明顯，同時渦前溫度也有明顯提高，由1540K提高到1650K。這主要是因為高壓渦輪葉片材料由摻雜多晶的單晶材料替代為單晶葉片，材料性能對發動機渦前溫度的提高至關重要。

渦扇13的單級低壓渦輪采用定向凝固無餘量精鑄複合空心氣冷葉片技術，高壓渦輪盤采用FGH95粉末冶金盤，低壓渦輪盤可能還是采用GH4169合金。燃燒室采用環形燃燒室，有葉尖間隙控製的空氣熱交換器，綜合數字式全權限控製係統(這是中國首次在渦扇發動機上裝配數字式發動機全權限控製係統)齒輪箱和附件位於發動機下方。

從中國航空工業第一集團公司的網站看，2002年已確定了方案，並定下了總師單位：以貴州發動機研究所為總師單位，貴州黎陽發動機有限公司承製。2003年8月底核心部件設計出圖完成；2004年6月核心機圖紙通過專家審查；2004年7月開始全國協作低壓件試製。2005年4月火焰筒和燃油總管試製成功；2005年5月1號樣機恢複裝配並試車成功；2005年6月核心機零件加工完成60%。2005年6月粉末冶金材料高壓渦輪盤葉片榫槽拉削工序完成。2005年6月30日主燃燒室、燃油總管，並同時進行了5號支點次串裝試車成功；高壓壓氣機第一、二、三級轉子葉片研製成現核心機零部件加工已完成80%，未完成部分已進入精加工。2005年8月完成核心機葉片的研製生產。2005年10月，一航正式立項。據信2006年底可以開始整機試車，有消息說2009年左右可以完成定型。另外，黎陽在“十一”五期間也將進行3種驗證機的研製工作，從中國航空工業第一集團公司的報道看，可能是渦扇13的發展型以及渦扇13縮小涵道比的改型，也有可能是中推的延續。

就渦扇13的發展前景來看，基本型和發展型能滿足我們今後中等推力量級發動機的需要。隨著新材料和新工藝的應用，其發展型今後可以達到推比10以上，也能夠適合新一代新殲的需要。由此筆者不禁想到了從F404到F414的發展過程，同樣也是從推比8一級發展到推比10一級的發展路徑。事實證明，小步快跑的發展方式也不失為一條捷徑。

從結構來看，F414和前文所述的F404完全一致，流量加大16%也就意味著流量由64.6公斤／秒增加到75公斤／秒。流量的加大也就意味著更大的推力和更大的重量。從重量來看，F414相比F404是增加了，但同樣的情況下渦扇13基本型的空氣流量遠大於F414，但獲得的推比要小，其單位推力也低於F414。相比F414，渦扇13基本型是落後的，但如果渦扇13發展型采用更先進的技術，在推比和F414相同的情況下憑借更大的流量，其推力超過F414完全是在情理之中的。由於渦扇13的流量比F414大，在單位推力相同的情況下，流量和單位推力相乘所得到加力推力必然大於F414。F414的推力已經接近10噸，那就可以想象渦扇13的推力完全可以達到10噸以上。

渦扇13的發展型除了可以滿足“梟龍”發展型和中型四代機的需要外，是否可以滿足“飛豹”發展型的增推需要應該可以在想象之中。當然，渦扇13的今後發展型推力大並不意味著F414的性能不好，恰恰相反，筆者認為如果可能的話，F414是“梟龍”比較好的選擇。其無論是流量、推力、重量和推比都十分適合“梟龍”。僅就重量來看，F414比“昆侖”發動機還要輕，但獲得的推比和推力不是“昆侖”發動機可以同日而語的。今後“昆侖”發動機的發展型“昆侖”Ⅲ也僅能達到F414基本型的水平，通用電氣的F414無愧於世界發動機強國的中推巔峰之作。可惜的是我們隻能和它擦肩而來了，事實畢竟是事實，逝者終究不可追了。(來源：現代兵器)



附錄：F414-GE-400加力渦輪風扇發動機

裝機對象　F414-GE-400　F/A-18E/F、Saab“鷹師”C(建議)。

       F414是通用電氣公司為滿足美國海軍對F/A-18“大黃蜂”戰鬥機最新發展型F/A-18E/F的要求而設計的加力式渦輪風扇發動機。它以該公司的F404和F412為基礎，因此曾被稱為F404的Ⅱ型推力增長型。1991年開始研製。1993年5月20日首次試車。計劃於1995年12月首次試飛，1998年定型並交付首台生產型發動機。

　　通用電氣公司在研製F414時充分吸取F404積累的使用經驗，采用GE23A、YF120、F412以及其他軍、民用發動機一些經過驗證的技術，因而研製工作進展順利，投資少、研製時間短，效果明顯。

　　F414的風扇與F118的相同，第1級風扇葉片帶中間凸台，第2和第3級為焊接的整體葉盤。通過1993年作的280多小時試驗證明，這種風扇的流量、效率、喘振裕度和抗畸變能力均超過或達到預定的目標，流量比F404-GE-400的大16%，重量輕20.4kg。F414的高壓壓氣機采用F412的7級設計，但前3級改為葉盤結構，以減少榫頭漏氣、減輕重量和提高效率。燃燒室和高壓渦輪是以F412為基礎發展的，低壓渦輪是一種先進設計。加力燃燒室采用了該公司為先進戰鬥機設計的F120發動機的結構。徑向火焰穩定器可用風扇後空氣冷卻，中心環形火焰穩定器沿圓周做成12段，可以自由膨脹，整套火焰穩定器可在發動機裝在飛機上的條件下進行更換，設計壽命為2000h，5700次點火。海平麵和高空試驗證明，這種加力燃燒室不易發生振蕩燃燒。尾噴管的設計采用了F110-GE-129 IPE的技術，裝有先進的陶瓷基複合材料的尾噴管調節片。



[印度《印度防務》網站2009年7月21日報道]    近日印度航空發展局（Aeronautical Development Agency，ADA）已向美國通用電氣公司發出招標書（proposal requests），希望後者能提供先進的F414型軍用航空發動機，用做印度斯坦航空有限公司（HAL）“光輝”（Tejas）輕型噴氣戰鬥機的動力裝置。

    F414-GE-400是目前美國海軍使用的最新、技術最先進的戰鬥機發動機，它是在F404原型機基礎上采用先進技術改進而來，性能可靠，持久耐用並且易於維修，已被選作F/A-18E/F“超級大黃蜂”（Super Horne）戰鬥機的動力裝置。

    除F414發動機外，ADA將來還將評估歐洲噴氣發動機公司（Eurojet）提供的EJ2000發動機。