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發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)新動(dòng)態(tài)
% Q2 o4 a6 z- q- y5 J楊國(guó)才 伍 玥 范 怡/ p$ Y2 Z# g: X2 i/ h5 _; d
成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所 成都
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# ]/ p$ y, ^3 |: S AL_31F發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)新動(dòng)態(tài)0 s3 Z7 N# _6 U! }$ s; T
成都飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所 楊國(guó)才 伍 王月 范 怡* F' C$ O/ ]" Y+ A$ C7 B
1 c3 x( e$ k: g/ G) L A9 f8 l2 F
8 l3 o4 Y; z7 `% h附：
( K! |, w4 g5 P" j) `8 G6 OAL-31F技術(shù)數(shù)據(jù)' B/ L( g3 A) B: I: ?
( t- K7 p" ]9 X) M9 \3 `AЛ-31Ф(AL-31F) ( J: R5 Z" Y; L" Z" l
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結(jié)構(gòu)形式 雙轉(zhuǎn)子加力式 9 y( t+ D+ t+ B+ H" K7 e. j
推力范圍 加力12258daN、中間7620daN。 ( J# k4 P0 e p$ X
現(xiàn) 狀 生產(chǎn) 7 B$ ^! b* l; v+ D4 f/ i% n3 }! B2 [3 B
價(jià) 格 300萬(wàn)美元 5 D* ?2 L3 }- Y) Q
用 途 用于蘇-27殲擊機(jī)。不帶加力的AЛ-31Ф曾用于“暴風(fēng)雪”(БУРАН)航天飛機(jī)在大氣層中試飛時(shí)的動(dòng)力裝置(機(jī)上裝6臺(tái))。改進(jìn)型還用于蘇-35等飛機(jī)上。
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( L( u5 F- x3 J, j研制情況 : H; F+ V. i6 d" ?% L" @! D( e
2 l, U$ K- h0 m6 R. C AЛ-31Ф為留里卡設(shè)計(jì)局在1976～1985年間研制的加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。在研制中曾遇到極大的困難。一是超重。起初，發(fā)動(dòng)機(jī)有4級(jí)風(fēng)扇、12級(jí)高壓壓氣機(jī)、2級(jí)高壓渦輪和2級(jí)低壓渦輪共20個(gè)級(jí)。結(jié)果發(fā)動(dòng)機(jī)超重，達(dá)1600kg，而推力僅11000daN，不得不進(jìn)行大改。改后的方案，風(fēng)扇仍為4級(jí)，但高壓壓氣機(jī)減為9級(jí)，高低壓渦輪各為1級(jí)，總級(jí)數(shù)降到15級(jí)，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(lái)采用每減重1kg獎(jiǎng)勵(lì)5個(gè)月工資的辦法，減輕了70公斤，實(shí)現(xiàn)了原定的重量目標(biāo)。二是渦輪效率比設(shè)計(jì)值低4%，后來(lái)決定接受這個(gè)現(xiàn)實(shí)。但為了達(dá)到性能，只好將渦輪進(jìn)口溫度由1350℃提高到1392℃。結(jié)果渦輪葉片裂紋，為此改進(jìn)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(guò)5名領(lǐng)導(dǎo)。在1976～1985年期間，共解決了685個(gè)難題。AЛ-31Ф設(shè)計(jì)中共獲得128項(xiàng)專利，使用51臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，總運(yùn)轉(zhuǎn)22900h，其中臺(tái)架試車16625h，試飛6275h。
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$ q. |4 Z$ k: z: ~ AЛ-31Ф還有改進(jìn)型，其中包括帶有矢量噴管的改進(jìn)型，但未見(jiàn)詳細(xì)報(bào)道。 / B' O+ f0 p, L6 \0 y
AЛ-31Ф(AL-31F) 5 v R0 S+ l8 `1 [5 R' Z \
. s& I0 s' e7 ]& e. W: N, t5 K---內(nèi)容選擇---研制情況 結(jié)構(gòu)和系統(tǒng) 技術(shù)數(shù)據(jù)
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4 C2 o; t; X. F9 h7 G- U# ~- s6 m
# W+ {( |; g! F6 [* {, T3 \* J結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)
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7 e& Z4 f3 x0 o: ^進(jìn) 氣 口 進(jìn)氣機(jī)匣為全鈦結(jié)構(gòu)，有23個(gè)可變彎度的進(jìn)口導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片前緣固定，由來(lái)自高壓
& {1 V4 @4 `# y- S 壓氣機(jī)第7級(jí)的空氣防冰，后部則為可調(diào)葉片。 $ r4 ]9 X3 j. L: s) h9 _2 p' a$ E
風(fēng) 扇 4級(jí)軸流式，增壓比為3.6。整個(gè)風(fēng)扇為全鈦結(jié)構(gòu)。前3級(jí)轉(zhuǎn)子葉片帶有阻尼凸臺(tái)。整個(gè)風(fēng)
! f8 {9 P$ C+ t5 ?3 z 扇轉(zhuǎn)子用電子束焊焊為一個(gè)整體構(gòu)件。第4級(jí)轉(zhuǎn)子葉片對(duì)應(yīng)的外機(jī)匣上，帶有機(jī)匣處理環(huán) 1 ~$ E7 J. a( R5 B4 S5 t4 _
腔，開(kāi)有400個(gè)斜槽，用以提高風(fēng)扇的穩(wěn)定工作裕度。第4級(jí)出口整流葉片為雙排的串列葉
9 J3 W: g& B+ n0 J8 f7 C# F- @ 柵。
o" N/ ~4 i R4 `! S2 q& J% u高 壓
- h2 |* J# K j0 B2 b' ~( h壓 氣 機(jī) 9級(jí)軸流式。第1～3級(jí)盤用電子束焊焊在一起，而第4～6級(jí)盤同樣用電子束焊焊為一個(gè)整
# M, B! _& Z d p 體。第7～9級(jí)則為單盤，而用長(zhǎng)螺栓與6級(jí)盤連在一起，第1～6級(jí)盤為鈦合金構(gòu)件，第7～ 5 ?! m0 v3 Z3 D$ r
9級(jí)則用耐熱合金制成。第1～5級(jí)轉(zhuǎn)子葉片用鈦合金制成，第6～9級(jí)轉(zhuǎn)子葉片用耐熱合金 & |/ t7 p4 J) n6 \8 U3 P
制成。所有9級(jí)的榫頭均為環(huán)形燕尾槽式榫頭。進(jìn)口導(dǎo)流器和1級(jí)導(dǎo)流器均由鈦合金制成并
: n' c* [9 o; o6 T& m- ] 裝在一個(gè)由鈦合金制成的前機(jī)匣上。進(jìn)氣導(dǎo)流器和第1～2級(jí)導(dǎo)流器，共三排是可調(diào)的。1 9 C' u7 J$ a! Z: b' r7 e. [
～8級(jí)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。
# d' l& b. f& s" C% J0 C燃 燒 室 環(huán)形。有28個(gè)雙油路離心式噴嘴，兩個(gè)點(diǎn)火裝置和半導(dǎo)體電嘴。
% U" |, X! O: k- i0 c$ o渦 輪 高低壓渦輪均為單級(jí)。高壓渦輪導(dǎo)向器共有14組，每組3個(gè)葉片。高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片共90
1 {6 w9 c" R9 j, W; ]2 v% a 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(gè)葉片。轉(zhuǎn)子葉片 8 k# A2 d0 [7 ?& j7 f; L
亦為90片，帶冠。低壓渦輪軸的特點(diǎn)是前后分為三段，前、后段由耐熱不銹鋼制成，中 + n, r+ C5 l, U! Q; M l
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 : { D; {0 D5 X& s; c1 x
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%，
9 f1 {- l0 q# O/ i2 R+ v 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(jī)匣外壁處引出，經(jīng)設(shè) * Z1 F( H+ Q6 Q' F) N
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， # k4 ^* X7 m4 w
占內(nèi)涵流量的6.4%經(jīng)高壓導(dǎo)向器的中腔進(jìn)入，除用于冷卻導(dǎo)向葉片外，有4.6%進(jìn)入高壓渦
* ~; E e# l9 x3 ?+ v. t1 c 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(jìn)行
4 n* b* m. M* i$ G5 T% a 冷卻。冷氣經(jīng)渦輪后機(jī)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，
h% f R' h0 \$ { 再進(jìn)入低壓渦輪葉片。 8 T7 X0 A, M' c5 E
加 力 + I0 o; r( ?8 I- J# [, x
燃 燒 室 進(jìn)口處有混合器，分5區(qū)供油，其中第5區(qū)為加力起動(dòng)區(qū)，采用“熱射流”方式點(diǎn)火?；鹧?9 Z" S/ L( f8 J" L* l+ T+ {
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(zhǎng)防振屏并在內(nèi)尾錐處
$ t) e4 ~& S. a. D7 A; Y+ ~% x 開(kāi)有大量的防振孔。 ( h0 N8 K" M& q/ Z+ u G. ?
尾 噴 管 收斂－擴(kuò)張式噴口，各有16個(gè)調(diào)節(jié)片和封嚴(yán)片。收斂噴口靠16個(gè)液壓作動(dòng)筒操縱，擴(kuò)張噴
5 r. S# D- t% a+ z 口則靠16個(gè)周向氣壓作動(dòng)筒形成的環(huán)形“束帶”固緊，隨著噴口落壓比的變化，靠氣動(dòng)力
$ p R" ~2 i1 B3 Z9 @ 作動(dòng)改變噴口的出口截面面積。 : T' G# B+ M* ~4 b2 r: j
控制系統(tǒng) 基本部分為機(jī)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 : g2 r! g) A q R- \: x! H
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(dòng)機(jī)的主要工作狀態(tài)的極限
! k% f0 v5 ]1 S. C' T 值，并有其他多種功能。當(dāng)電子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，便自動(dòng)轉(zhuǎn)換由機(jī)械－液壓系統(tǒng)控制。還
( t# ]6 \6 o4 E6 k. K. [ 具有多項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及前蘇聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)特有的防喘系統(tǒng)和渦輪冷卻氣控制系統(tǒng)等。 9 h) p, D; _6 Z- Q' T
AЛ-31Ф(AL-31F)
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---內(nèi)容選擇---研制情況 結(jié)構(gòu)和系統(tǒng) 技術(shù)數(shù)據(jù) 4 [3 R, v! `3 ]0 v0 e0 C
0 {9 L1 ?. A9 W9 w4 ^. C& \# y3 W; w
技術(shù)數(shù)據(jù)
: ^: T: @0 E* E7 |) Y
: s x5 n! X- p* L9 u* S
5 F7 \; I% ?4 w最大加力推力(daN) 12258 " z- {* Y' O+ d4 G! ~8 R/ y
中間推力(daN) 7620
0 P0 ^; m6 ]2 q) u加力耗油率[kg/(daN·h)] 2.00 - V5 d% J3 v0 u6 o) _8 S
中間狀態(tài)耗油率[kg/(daN·h)] 0.795
5 m5 z7 N. p5 x% Y. p# R: k推重比 8.17(按前蘇聯(lián)關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)干質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))
2 q. i S/ b8 W 7.14(按國(guó)際上一般規(guī)定計(jì)算) ! \" o, \2 x$ ]2 ?+ k
空氣流量(kg/s) 112.0 $ @6 `3 [8 M5 H+ X, E. Y
涵道比 0.60 4 ?# B2 P6 U6 }7 L( I$ M
總增壓比 23.8
: j* Q! |' t% X( X, L渦輪進(jìn)口溫度(℃) 1392
: X$ b* M& f ]) ^$ H9 ?最大直徑(mm) 1300 $ ~: d, N g J4 C; j) E
長(zhǎng)度(mm) 4950
1 t) x" e; n* |, M4 B1 T& r質(zhì)量(kg) 1530 (按前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn))
k+ T" q# p+ j! I7 _ 1750 (按國(guó)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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