1983年9月,美國空軍(jun)同時授予普(pu)·惠(hui)公(gong)司和通用(yong)電(dian)氣公(gong)司金額各為(wei)2億(yi)美元(yuan),為(wei)期50個(ge)月的(de)(de)驗(yan)證(zheng)(zheng)機(ji)合同。普(pu)·惠(hui)公(gong)司的(de)(de)PW5000是一(yi)種強調應用(yong)成熟技(ji)術(shu)的(de)(de)常規設計;而通用(yong)電(dian)氣公(gong)司的(de)(de)GE37則是一(yi)種新穎(ying)的(de)(de)變(bian)(bian)循環(huan)發動機(ji),其(qi)(qi)涵(han)道比(bi)可在(zai)(zai)(zai)0~0.25之間變(bian)(bian)化。后來,這兩種驗(yan)證(zheng)(zheng)機(ji)分別編號為(wei)YF119和YF120,并(bing)于1986年10月和1987年5月開始(shi)地(di)面試驗(yan)。經過廣(guang)泛的(de)(de)地(di)面試驗(yan)和安裝在(zai)(zai)(zai)YF-22和YF-23上的(de)(de)初步飛行(xing)試驗(yan)后,1991年4月,F-22/F119組合被選中(zhong)。據美軍(jun)方有(you)關人(ren)士談(tan)到選擇F119的(de)(de)原因(yin)時說,F120技(ji)術(shu)復雜(za),尚未經實(shi)際驗(yan)證(zheng)(zheng),因(yin)而研制風險較(jiao)(jiao)大,而且變(bian)(bian)循環(huan)設計也增加了(le)結構和控制系(xi)統的(de)(de)復雜(za)性(xing)和重量,因(yin)而維修比(bi)較(jiao)(jiao)困難(nan),壽命(ming)期費(fei)用(yong)較(jiao)(jiao)高。在(zai)(zai)(zai)選擇時,風險和費(fei)用(yong)是主要考慮,技(ji)術(shu)先進性(xing)沒有(you)起到關鍵(jian)作(zuo)用(yong)。在(zai)(zai)(zai)此(ci)之前,F119已積累3000多地(di)面試驗(yan)小時,其(qi)(qi)中(zhong)1500h帶二元(yuan)矢量噴管試驗(yan)。
在F119上采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)的(de)新(xin)技術主要有:三(san)維(wei)粘性葉(xie)(xie)輪機(ji)(ji)設計(ji)方(fang)法、整(zheng)體葉(xie)(xie)盤結(jie)(jie)構、高紊流(liu)度(du)(du)強旋(xuan)流(liu)主燃(ran)燒室頭(tou)部(bu)、浮壁燃(ran)燒室結(jie)(jie)構、高低壓渦(wo)輪轉(zhuan)向(xiang)相反(fan)、整(zheng)體式(shi)加力(li)燃(ran)燒室設計(ji)、二(er)元矢量噴管和(he)(he)第(di)三(san)代(dai)(dai)雙余度(du)(du)FADEC。此外,還(huan)采(cai)(cai)用(yong)(yong)(yong)了耐溫1070~1100℃的(de)第(di)三(san)代(dai)(dai)單晶(jing)渦(wo)輪葉(xie)(xie)片材料(liao)、雙性能熱(re)處理渦(wo)輪盤、阻燃(ran)鈦合(he)(he)金AlloyC、高溫樹脂基(ji)材料(liao)外涵(han)機(ji)(ji)匣(xia)以及(ji)用(yong)(yong)(yong)陶(tao)瓷基(ji)復(fu)合(he)(he)材料(liao)或碳-碳材料(liao)的(de)一些靜止(zhi)結(jie)(jie)構。在研(yan)(yan)(yan)制(zhi)中(zhong),注意了性能與(yu)可(ke)靠性、耐久性和(he)(he)維(wei)修性之(zhi)間(jian)的(de)恰當平(ping)(ping)衡。與(yu)F100-PW-220相比,F119的(de)外場可(ke)更(geng)換件拆(chai)卸率、返修率、提前換發(fa)率、維(wei)修工(gong)時(shi)(shi)、平(ping)(ping)均維(wei)修間(jian)隔(ge)時(shi)(shi)間(jian)和(he)(he)空中(zhong)停車率分別(bie)改進50%、74%、33%、63%、62%和(he)(he)29%。新(xin)的(de)四階段研(yan)(yan)(yan)制(zhi)程序和(he)(he)綜合(he)(he)產品研(yan)(yan)(yan)制(zhi)方(fang)法保證發(fa)動機(ji)(ji)研(yan)(yan)(yan)制(zhi)結(jie)(jie)束時(shi)(shi)即具有良好的(de)可(ke)靠性、耐久性和(he)(he)維(wei)修性并能順利(li)轉(zhuan)入批量生產。在研(yan)(yan)(yan)制(zhi)中(zhong),為滿(man)足(zu)提高推力(li)的(de)要求而增(zeng)大(da)風(feng)扇直徑,還(huan)遇到了風(feng)扇效率低、耗油率高和(he)(he)低壓渦(wo)輪應力(li)大(da)的(de)問題。預計(ji),1994年中(zhong)開始初步飛行試驗,此時(shi)(shi)F119將(jiang)再積累3000地面試驗小時(shi)(shi)。1997年交付第(di)1臺生產型(xing)發(fa)動機(ji)(ji),裝F119的(de)F-22戰斗機(ji)(ji)將(jiang)于2002年具備初步作(zuo)戰能力(li)。
1982年(nian),美國(guo)空(kong)軍提(ti)出(chu)"先進(jin)戰(zhan)術戰(zhan)斗機(ji)(ji)(ji)(ji)(ATF)"計劃,當時,洛克希德、波音、通用(yong)動力(li)(li)(li)(li)公(gong)(gong)司聯合提(ti)出(chu)的(de)(de)(de)YF-22方案與諾斯羅普(pu)、麥(mai)道(dao)公(gong)(gong)司聯合提(ti)出(chu)的(de)(de)(de)YF-23方案參(can)與投標(biao)競(jing)爭,發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)方面則有(you)美國(guo)普(pu)惠與GE公(gong)(gong)司為(wei)(wei)此(ci)分別提(ti)出(chu)推(tui)重比為(wei)(wei)10一級(ji)、推(tui)力(li)(li)(li)(li)為(wei)(wei)133.6千牛的(de)(de)(de)PW5000(XF119)、GE37(X120)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)參(can)加(jia)(jia)競(jing)爭。XF119零組件的(de)(de)(de)生產始于(yu)(yu)1985年(nian)9月,第1臺(tai)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)FX601于(yu)(yu)1986年(nian)10月進(jin)行(xing)(xing)首(shou)次臺(tai)架試(shi)車(che)。為(wei)(wei)了(le)進(jin)行(xing)(xing)飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)飛(fei)行(xing)(xing)評估,兩公(gong)(gong)司又(you)分別發(fa)展了(le)用(yong)于(yu)(yu)飛(fei)行(xing)(xing)試(shi)驗的(de)(de)(de)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)YF119、YF120。經(jing)過幾年(nian)的(de)(de)(de)開發(fa)研制(zhi)后,1990年(nian)6月、9月YF-23、YF-22相繼(ji)首(shou)飛(fei)并(bing)進(jin)行(xing)(xing)對比試(shi)飛(fei)驗證評估,1991年(nian)4月23日美國(guo)空(kong)軍宣布選(xuan)中裝普(pu)惠公(gong)(gong)司YF119的(de)(de)(de)YF-22作(zuo)為(wei)(wei)ATF的(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)型。1991年(nian)8月F-22進(jin)入"工程制(zhi)造和發(fa)展(EMD)"階段。從此(ci),飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)被(bei)命名(ming)為(wei)(wei)F-22,發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)被(bei)命名(ming)為(wei)(wei)F119。在ATF研制(zhi)過程中,飛(fei)機(ji)(ji)(ji)(ji)重量(liang)與阻力(li)(li)(li)(li)均增加(jia)(jia)較(jiao)多(duo),為(wei)(wei)此(ci),要求發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)推(tui)力(li)(li)(li)(li)相應(ying)提(ti)高(gao)近17%,即最(zui)大推(tui)力(li)(li)(li)(li)(加(jia)(jia)力(li)(li)(li)(li)推(tui)力(li)(li)(li)(li))要求為(wei)(wei)156千牛,中間推(tui)力(li)(li)(li)(li)(不加(jia)(jia)力(li)(li)(li)(li)時最(zui)大狀態下的(de)(de)(de)推(tui)力(li)(li)(li)(li))為(wei)(wei)105千牛,F119采(cai)取了(le)將XF119的(de)(de)(de)風扇直徑稍(shao)作(zuo)增加(jia)(jia)以提(ti)高(gao)15%的(de)(de)(de)風扇空(kong)氣流量(liang),來滿足推(tui)力(li)(li)(li)(li)增大的(de)(de)(de)要求,為(wei)(wei)此(ci),發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)涵道(dao)比由0.25增至0.3。
XF119、YF119在(zai)進入EMD階段前總共完成(cheng)了(le)(le)3000余小時的(de)(de)(de)整機(ji)(ji)試車,到1998年(nian)(nian)(nian)(nian)6月(yue)共進行(xing)了(le)(le)8000余小時。當(dang)(dang)轉入EMD階段時(1991年(nian)(nian)(nian)(nian)8月(yue)3日(ri)),普惠(hui)公(gong)司獲得研制(zhi)9臺F119試驗(yan)發動機(ji)(ji)與33臺飛(fei)行(xing)試驗(yan)發動機(ji)(ji)的(de)(de)(de)13.75億美元的(de)(de)(de)EMD合同。按當(dang)(dang)時空軍需要2000套以上的(de)(de)(de)動力裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(包(bao)括備件)來(lai)計算(suan),普惠(hui)公(gong)司將獲得120億美元的(de)(de)(de)收入。1992年(nian)(nian)(nian)(nian)12月(yue)17日(ri)首(shou)臺EMD F119發動機(ji)(ji)首(shou)次試車,1997年(nian)(nian)(nian)(nian)9月(yue)7日(ri)裝(zhuang)(zhuang)F119-PW-100的(de)(de)(de)F-22首(shou)飛(fei),從此,F119-PW-100開始了(le)(le)長(chang)達數年(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)飛(fei)行(xing)試驗(yan)計劃。
F119的(de)主要(yao)性能(neng)參(can)數(shu)(shu)為:最(zui)大(da)(da)推(tui)力(li)156千(qian)牛(niu),中(zhong)間推(tui)力(li)105千(qian)牛(niu),總壓(ya)比35,涵(han)道比0.3,渦(wo)輪(lun)前溫度1577℃~1677℃,最(zui)大(da)(da)直徑1.13米,長(chang)度4.826米,重(zhong)(zhong)量1360千(qian)克。與普惠公司為第(di)3代戰斗機(ji)F-15、F-16研制的(de)推(tui)重(zhong)(zhong)比為8一級的(de)F100發(fa)動機(ji)相比,F119在(zai)總級數(shu)(shu)、零件數(shu)(shu)、推(tui)重(zhong)(zhong)比等均有較大(da)(da)的(de)改(gai)進,見表1。
與F119相競(jing)爭的YF120發(fa)動機(ji)(ji)(ji)為變循環(huan)(huan)(huan)發(fa)動機(ji)(ji)(ji),在第2級(ji)(ji)風扇(shan)后有一(yi)可(ke)調外(wai)涵(han)出氣(qi)(qi)環(huan)(huan)(huan),在高(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)中,第1級(ji)(ji)轉(zhuan)子葉(xie)片作(zuo)得較(jiao)長,其后有一(yi)外(wai)涵(han)出氣(qi)(qi)環(huan)(huan)(huan),在發(fa)動機(ji)(ji)(ji)工作(zuo)時,第1級(ji)(ji)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)后的放氣(qi)(qi)環(huan)(huan)(huan)始終打開,因(yin)此(ci),第1級(ji)(ji)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)轉(zhuan)子起到風扇(shan)的作(zuo)用。在低工況下,風扇(shan)的可(ke)調外(wai)涵(han)放氣(qi)(qi)環(huan)(huan)(huan)打開,使涵(han)道(dao)比(bi)(bi)(bi)加大以獲得低的耗油率(lv);在大工況時,該放氣(qi)(qi)環(huan)(huan)(huan)關閉(bi),發(fa)動機(ji)(ji)(ji)成為小涵(han)道(dao)比(bi)(bi)(bi)渦扇(shan)發(fa)動機(ji)(ji)(ji),以增加單位推(tui)力。由(you)于YF120的風扇(shan)、壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)均比(bi)(bi)(bi)F119少1級(ji)(ji),且(qie)高(gao)、低壓(ya)渦輪間無導向(xiang)葉(xie)片,因(yin)此(ci)它比(bi)(bi)(bi)F119少5排葉(xie)片。表2列出了YF120和YF119在結構上的主要差別。
在(zai)F119總體結(jie)構(gou)設計中,與普(pu)惠(hui)公司以往(wang)的發(fa)動(dong)機(ji)相比,有二個突出的變化,一是(shi)高(gao)壓轉子支撐方式改用(yong)(yong)了(le)GE公司慣用(yong)(yong)的形式,二是(shi)高(gao)壓渦輪采用(yong)(yong)了(le)單級(ji)。
普(pu)惠公司在60年代后(hou)(hou)期開(kai)始研制的(de)民用發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(JT9D、PW2037、PW4000)及軍(jun)用發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(F100)中(zhong)(zhong),高(gao)(gao)壓(ya)(ya)轉(zhuan)子(zi)均采(cai)用1-1-0支(zhi)(zhi)撐(cheng)方式,即高(gao)(gao)壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機(ji)(ji)(ji)前為(wei)滾珠軸(zhou)承(cheng),后(hou)(hou)支(zhi)(zhi)點設在高(gao)(gao)壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)前,高(gao)(gao)壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)是懸臂支(zhi)(zhi)撐(cheng)的(de),該軸(zhou)承(cheng)的(de)負(fu)荷是通過燃燒室機(ji)(ji)(ji)匣傳(chuan)出(chu)的(de)。這(zhe)(zhe)種(zhong)設計不僅使(shi)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)承(cheng)力(li)框架數(shu)多,而且(qie)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)軸(zhou)由(you)于(yu)要裝軸(zhou)承(cheng)使(shi)軸(zhou)徑小、且(qie)渦(wo)輪(lun)盤是懸臂支(zhi)(zhi)承(cheng)的(de),給轉(zhuan)子(zi)動力(li)學(xue)設計帶來困難(nan)。GE公司的(de)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(軍(jun)用的(de)有(you)F101、110、F404,民用的(de)有(you)CFM56)中(zhong)(zhong),高(gao)(gao)壓(ya)(ya)轉(zhuan)子(zi)則采(cai)用了1-0-1支(zhi)(zhi)撐(cheng)方式,即轉(zhuan)子(zi)的(de)后(hou)(hou)支(zhi)(zhi)點設在高(gao)(gao)壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)后(hou)(hou),且(qie)采(cai)用了中(zhong)(zhong)介(jie)軸(zhou)承(cheng),即該軸(zhou)承(cheng)的(de)外(wai)環(huan)固(gu)定于(yu)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)轉(zhuan)子(zi)上,內環(huan)固(gu)定于(yu)低壓(ya)(ya)轉(zhuan)子(zi)上,這(zhe)(zhe)種(zhong)布局不僅可減少一個(ge)承(cheng)力(li)框架,而且(qie)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)軸(zhou)軸(zhou)徑可作(zuo)得很大(da),增加了轉(zhuan)子(zi)剛性,它(ta)的(de)缺點是中(zhong)(zhong)介(jie)軸(zhou)承(cheng)的(de)潤滑與封嚴較為(wei)復(fu)雜些。
普(pu)惠公司(si)在(zai)F119發(fa)動(dong)機(ji)的(de)總體設計中(zhong)(zhong),一改以往的(de)作法,將(jiang)高壓(ya)轉子(zi)的(de)支撐(cheng)方(fang)式(shi)改用(yong)了GE公司(si)慣用(yong)的(de)1-0-1且后支點(dian)為中(zhong)(zhong)介軸承的(de)方(fang)式(shi),在(zai)該公司(si)最(zui)新(xin)的(de)民(min)用(yong)發(fa)動(dong)機(ji)PW8000中(zhong)(zhong)也(ye)采用(yong)了1-0-1高壓(ya)轉子(zi)支撐(cheng)方(fang)式(shi),這一設計變化,值得注意。
高(gao)壓渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)的(de)(de)設(she)計(ji)(ji)中,普惠公司在60年代后期開(kai)始研制的(de)(de)發動(dong)機(ji),例如它的(de)(de)大(da)型(xing)民(min)用(yong)(yong)(yong)(yong)發動(dong)機(ji)JT9D、PW2037、PW4000以(yi)及軍用(yong)(yong)(yong)(yong)發動(dong)機(ji)F100均(jun)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)了(le)雙級設(she)計(ji)(ji),這(zhe)種設(she)計(ji)(ji),使每級渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)的(de)(de)負(fu)荷小(xiao),渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)效(xiao)率(lv)要大(da)些,但(dan)帶來(lai)零(ling)件多,重(zhong)量(liang)增大(da)的(de)(de)缺點。GE公司則在同時期研制的(de)(de)發動(dong)機(ji)(軍用(yong)(yong)(yong)(yong)F101、F110、F404和民(min)用(yong)(yong)(yong)(yong)CFM56)中,均(jun)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)了(le)單(dan)級高(gao)壓渦(wo)(wo)輪(lun)(lun),雖(sui)然渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)效(xiao)率(lv)稍低(di),但(dan)使發動(dong)機(ji)結構簡(jian)單(dan),零(ling)件數,重(zhong)量(liang)輕等。在F119設(she)計(ji)(ji)中,普惠公司一改(gai)以(yi)往的(de)(de)作法,采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)了(le)單(dan)級高(gao)壓渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)的(de)(de)設(she)計(ji)(ji),這(zhe)一改(gai)變也是為了(le)提高(gao)推(tui)重(zhong)比(bi)。
⒈風扇(shan)3級,第1級風扇(shan)葉(xie)片(pian)采用寬弦、空(kong)心(xin)設計,與(yu)用于B777的PW4084發動機上的空(kong)心(xin)葉(xie)片(pian)結構相同,即葉(xie)片(pian)由葉(xie)盆、葉(xie)背(bei)兩塊(kuai)型板經擴(kuo)散連接法(fa)連接成整體葉(xie)片(pian),在連接前,先將(jiang)兩板接合面處縱(zong)向地銑出幾條槽道形成空(kong)腔。這種空(kong)心(xin)葉(xie)片(pian)的空(kong)心(xin)度較小。
用(yong)鈦(tai)合金制(zhi)的(de)(de)(de)3級風扇轉子均采(cai)用(yong)了整體葉(xie)盤結(jie)構(gou)。單個加工好的(de)(de)(de)葉(xie)片(pian)用(yong)線性摩(mo)擦焊(han)焊(han)到輪盤上相應的(de)(de)(de)凸(tu)塊上(凸(tu)塊與葉(xie)片(pian)底部均留有少量加工余量),焊(han)好后(hou)再將多余的(de)(de)(de)材料磨(mo)去形成完整的(de)(de)(de)整體葉(xie)盤,羅(luo)-羅(luo)公司也采(cai)用(yong)這(zhe)種加工方法。在YF-22進(jin)行驗(yan)證(zheng)飛行時所用(yong)的(de)(de)(de)YF119中,僅第2、3級風扇采(cai)用(yong)了整體葉(xie)盤。
為保證風扇機(ji)匣剛性均(jun)勻,保持較均(jun)勻的(de)(de)葉尖間隙,風扇機(ji)匣作成整環(huan)(huan)的(de)(de),為此,風扇轉子作成可拆卸的(de)(de),即第2級盤前、后(hou)均(jun)帶鼓環(huan)(huan),分別與第1、3級盤連接(jie)。
風(feng)扇進(jin)(jin)口(kou)(kou)處采用了可變彎(wan)度(du)的(de)進(jin)(jin)口(kou)(kou)導流葉片,其結(jie)構與F100的(de)類似。第3級靜(jing)葉均采用了彎(wan)曲(qu)設計,這種(zhong)設計也用于PW4084。
⒉高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)機(ji)(ji)(ji)6級,采用高(gao)(gao)(gao)級壓(ya)(ya)比設計,6級轉(zhuan)子全采用整體(ti)葉(xie)盤(pan)結(jie)構。進口(kou)導葉(xie)與第1、2級導葉(xie)是可調節(jie)的,前機(ji)(ji)(ji)匣(xia)采用了(le)(le)阻(zu)燃"Alloy C"鈦合金以減(jian)輕重量。為增加高(gao)(gao)(gao)壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)機(ji)(ji)(ji)出口(kou)處(chu)機(ji)(ji)(ji)匣(xia)(該(gai)處(chu)直徑最小,形(xing)成了(le)(le)縮腰(yao))的縱向剛性,燃燒(shao)室機(ji)(ji)(ji)匣(xia)前伸到壓(ya)(ya)氣(qi)機(ji)(ji)(ji)的3級處(chu),使壓(ya)(ya)氣(qi)機(ji)(ji)(ji)后機(ji)(ji)(ji)匣(xia)具有雙層結(jie)構,外層傳遞負荷,內層僅(jin)作為氣(qi)流的包容(rong)環(huan),這種(zhong)結(jie)構在大(da)型高(gao)(gao)(gao)涵(han)道比渦扇發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)中得到廣泛采用。
⒊燃(ran)燒(shao)室短環形(xing),火(huo)(huo)焰筒為(wei)雙層(ceng)浮(fu)壁式,外層(ceng)為(wei)整體環形(xing)殼體,在(zai)殼體與(yu)(yu)燃(ran)氣接觸的(de)壁面上(shang)鉚焊有薄(bo)板(ban)(ban)(ban),薄(bo)板(ban)(ban)(ban)與(yu)(yu)殼體間留(liu)有一(yi)定(ding)的(de)縫(feng)隙,使冷卻兩者(zhe)的(de)空氣由縫(feng)中流過。為(wei)了(le)使薄(bo)板(ban)(ban)(ban)在(zai)工作中能(neng)在(zai)圓(yuan)周與(yu)(yu)長度上(shang)自由膨脹(zhang),薄(bo)板(ban)(ban)(ban)在(zai)圓(yuan)周與(yu)(yu)長度上(shang)均切(qie)成(cheng)一(yi)段(duan)段(duan)的(de),形(xing)成(cheng)多片(pian)瓦塊狀的(de)薄(bo)板(ban)(ban)(ban),因此這種火(huo)(huo)焰筒又可稱為(wei)瓦片(pian)式火(huo)(huo)焰筒。
采用(yong)浮壁式火焰筒(tong)可改善(shan)火焰筒(tong)的(de)工作條(tiao)件(jian),不僅可提高火焰筒(tong)的(de)壽(shou)命,與(yu)燃(ran)氣接(jie)觸的(de)瓦片(pian)燒壞后還可更(geng)換,而且還可使排氣污染物(wu)減(jian)少。這種結構己在V2500、PW4084等(deng)民用(yong)發動機上采用(yong)。
⒋高(gao)壓渦(wo)(wo)輪單(dan)級,工作葉片用(yong)普惠公司(si)的(de)(de)第(di)3代(dai)單(dan)晶材料制成,采(cai)(cai)用(yong)了先進的(de)(de)氣(qi)膜冷卻技術。渦(wo)(wo)輪盤采(cai)(cai)用(yong)雙重(zhong)熱(re)處(chu)理以適應外緣與(yu)輪心(xin)的(de)(de)不(bu)同(tong)要(yao)求,即外緣采(cai)(cai)用(yong)了提高(gao)損(sun)傷容限能(neng)力的(de)(de)處(chu)理,以適應榫槽可能(neng)出(chu)現(xian)的(de)(de)微(wei)裂(lie)紋(wen);輪心(xin)部分則采(cai)(cai)用(yong)提高(gao)強度的(de)(de)熱(re)處(chu)理,這種(zhong)在(zai)一個零(ling)件上采(cai)(cai)用(yong)兩種(zhong)要(yao)求不(bu)同(tong)的(de)(de)熱(re)處(chu)理,實屬(shu)罕見(jian)。工作葉片葉尖噴涂有一層耐磨涂層(在(zai)XF119上沒有采(cai)(cai)用(yong)),以減少性能(neng)的(de)(de)衰退(tui)率,這種(zhong)措施在(zai)大型民用(yong)渦(wo)(wo)扇(shan)發動機中應用(yong)較多。
⒌低(di)壓(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)單級,與(yu)高壓(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)(xiang)相反(fan)。這種將高、低(di)壓(ya)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)作成對(dui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)的(de)(de)結(jie)構(gou),當飛機機動(dong)飛行時作用(yong)于兩轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)上的(de)(de)陀(tuo)螺力矩(ju)會相互抵消大(da)部分,因(yin)此可減少外傳到飛機機身的(de)(de)力矩(ju);另外,對(dui)裝于兩轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)間的(de)(de)中(zhong)介軸(zhou)(zhou)承,軸(zhou)(zhou)承內(nei)(nei)、外環轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)(xiang)相反(fan)時,會大(da)大(da)降低(di)保(bao)持(chi)架與(yu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)組合體相對(dui)內(nei)(nei)、外環的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速,對(dui)軸(zhou)(zhou)承的(de)(de)工作有(you)利,但增(zeng)加了封嚴(yan)的(de)(de)難度。理論上,高、低(di)壓(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)對(dui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)時,可以不(bu)要低(di)壓(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)導向(xiang)(xiang)器(qi)(YF120上即無),但F119上仍然采用(yong)了導向(xiang)(xiang)器(qi)。低(di)壓(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)輪(lun)盤中(zhong)心(xin)開有(you)大(da)孔,以便安裝高壓(ya)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的(de)(de)后軸(zhou)(zhou)承(中(zhong)介軸(zhou)(zhou)承),這與(yu)F404、M88發動(dong)機的(de)(de)結(jie)構(gou)類似。
⒍加力燃燒室分三(san)區,加力筒(tong)體(ti)采用(yong)(yong)"Alloy C"阻燃鈦合金(jin)以減輕重量,筒(tong)體(ti)內作有隔熱套筒(tong),兩者間的縫隙中流過外(wai)涵空氣對筒(tong)體(ti)進(jin)行冷(leng)卻(que)(que),在(zai)YF119上采用(yong)(yong)外(wai)部導管(guan)引冷(leng)卻(que)(que)空氣對筒(tong)體(ti)進(jin)行冷(leng)卻(que)(que),在(zai)F119上取消(xiao)了外(wai)部導管(guan)。
⒎尾噴管(guan)二(er)元收斂-擴(kuo)張矢量(liang)噴管(guan),噴管(guan)上、下(xia)的收擴(kuo)式調(diao)節(jie)片可(ke)單獨控制(zhi)喉(hou)道與出口(kou)面積,且(qie)當(dang)上、下(xia)調(diao)節(jie)片同時向上或向下(xia)擺動時,可(ke)改(gai)變(bian)排氣流的方向,從而(er)改(gai)變(bian)推(tui)(tui)力的方向。發動機的推(tui)(tui)力能(neng)在(zai)飛(fei)機的俯仰方向±20°內偏(pian)轉,從+20°到-20°的行程(cheng)中(zhong)只需1秒鐘。推(tui)(tui)力和(he)矢量(liang)由雙(shuang)余(yu)度全權限數字電(dian)子控制(zhi)系統控制(zhi),用(yong)由煤油(you)作介質的作動筒來操縱。調(diao)節(jie)片設計成可(ke)減(jian)少雷達(da)散射截面積;為減(jian)少紅外信號,對調(diao)節(jie)片進行了(le)冷卻。尾噴管(guan)也(ye)采用(yong)"Alloy C"阻燃鈦合金以減(jian)輕重(zhong)量(liang)。
⒏ 燃油控制(zhi)系統 為第3代雙余度全權限(xian)數字電子控制(zhi)系統。
⒈維修性在(zai)F119設(she)計(ji)中,特別強調了維修性,例(li)如(ru)大部(bu)(bu)(bu)分附(fu)件(jian)包括(kuo)燃油泵和控制(zhi)系(xi)統均(jun)(jun)作成外(wai)場可(ke)更換組件(jian)(LRU),每個LRU拆換時間(jian)不超(chao)過20分鐘(zhong),所用(yong)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)具(ju)僅(jin)是(shi)11種標準手(shou)動(dong)工(gong)(gong)(gong)具(ju);在(zai)外(wai)場維修時需進行(xing)拆裝(zhuang)的(de)(de)(de)緊固件(jian)不允許用(yong)保險絲、開口銷;由于采(cai)用(yong)"B"型螺(luo)(luo)母(mu),擰螺(luo)(luo)母(mu)時可(ke)不采(cai)用(yong)限扭扳手(shou);孔探儀的(de)(de)(de)座孔設(she)計(ji)成無螺(luo)(luo)紋(wen)內置式的(de)(de)(de);所有(you)導管、導線均(jun)(jun)用(yong)不同(tong)的(de)(de)(de)顏色(se)予以(yi)(yi)區分;滑油箱裝(zhuang)有(you)目(mu)視(shi)的(de)(de)(de)油位指示器(qi);連接件(jian)作成能(neng)快(kuai)卸快(kuai)裝(zhuang)的(de)(de)(de)結構;自動(dong)化的(de)(de)(de)綜合診斷系(xi)統;在(zai)外(wai)場無須對附(fu)件(jian)進行(xing)調整與微調;以(yi)(yi)計(ji)算機(ji)為基礎的(de)(de)(de)培訓系(xi)統;電子技術(即光盤(pan))文件(jian);具(ju)有(you)抗外(wai)物擊傷與抗銹蝕能(neng)力(li);壓氣機(ji)機(ji)匣水平(ping)對開,以(yi)(yi)便迅速接近內部(bu)(bu)(bu)零件(jian);所有(you)附(fu)件(jian)均(jun)(jun)置于發動(dong)機(ji)下部(bu)(bu)(bu)等。由于采(cai)用(yong)了這些措施,使外(wai)場級(ji)(ji)(ji)、中修級(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)維修工(gong)(gong)(gong)作減少75%,基地(di)級(ji)(ji)(ji)維修所用(yong)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)具(ju)減少60%,平(ping)均(jun)(jun)工(gong)(gong)(gong)具(ju)的(de)(de)(de)重(zhong)量(liang)減輕(qing)40%。
⒉可(ke)靠(kao)性(xing)普惠在設計F119時,遵循了(le)采用"經過驗(yan)證的(de)(de)技術(shu)",以及使發(fa)動(dong)(dong)機(ji)結構(gou)簡單和(he)零件數少的(de)(de)原(yuan)則,因此(ci),它的(de)(de)性(xing)能較(jiao)前(qian)一(yi)代發(fa)動(dong)(dong)機(ji)F100有(you)較(jiao)大提高,也采用了(le)一(yi)些以前(qian)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)中未采用的(de)(de)新技術(shu),而其可(ke)靠(kao)性(xing)比F100的(de)(de)要高。表(biao)3表(biao)示F119與(yu)F100-PW-220相比,其可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)維修性(xing)的(de)(de)改進。
風扇3級軸(zhou)流式。無進(jin)口導(dao)流葉(xie)片。風扇葉(xie)片為寬(kuan)弦設計。
壓氣(qi)機6級軸流式。采用整(zheng)體葉(xie)盤結構。
燃燒室環(huan)形。采(cai)用浮壁結(jie)構。
高(gao)壓(ya)渦(wo)輪單(dan)級(ji)軸流(liu)式。采用第三代單(dan)晶渦(wo)輪葉片材料、隔熱涂層和先進(jin)冷卻(que)結構。
低壓渦(wo)輪單級(ji)軸流式。與高壓轉(zhuan)子對轉(zhuan)。
燃燒室整體式。內、外涵道內各設單圈噴油環。
尾噴管二元矢(shi)量收斂(lian)-擴張噴管,在俯仰方(fang)向可作±20°偏轉。
控制系統(tong)第三(san)代(dai)雙余(yu)度FADEC。
技術數據
F119-PW-100
F119-PW-100
最大加力(li)推力(li)(N) 173400
中間推力(N) 118000
加力(li)耗油率[kg/(daN·h)] 2.40(據估算應為1.80~1.90)
中(zhong)間耗(hao)油率(lv)[kg/(daN·h)] 0.622(據估算應為0.88~0.90)
推重比 10~11.5
涵道(dao)比 0.2~0.3
總增壓比 26
渦輪進(jin)口(kou)溫度(℃) 約(yue)1700
最大直徑(jing)(mm) 1143
長(chang)度(mm) 4826
質量(kg) 1360
新技(ji)術、新工藝(yi)和新材料的(de)結晶 普惠公司研制(zhi)的(de)F119發動機
F119 Engine for F-22
F119是美國(guo)普惠公司為F-22研制的(de)推重比10一(yi)級的(de)加(jia)力式渦扇發(fa)(fa)動(dong)機(ji),它采用(yong)了(le)普惠公司多年的(de)經驗和(he)(he)新研究的(de)技術,在結(jie)(jie)構(gou)和(he)(he)性(xing)(xing)能上代表(biao)了(le)當前最先(xian)進(jin)的(de)戰(zhan)斗機(ji)發(fa)(fa)動(dong)機(ji)的(de)水平(ping)。去(qu)年底(di),普惠公司為F-22試飛交付了(le)第(di)一(yi)臺生產型(xing)F119發(fa)(fa)動(dong)機(ji),這標志著F119的(de)工(gong)程研制工(gong)作即將完(wan)成。普惠公司開(kai)始進(jin)行生產型(xing)F119的(de)耐久性(xing)(xing)試驗的(de)最后(hou)階(jie)段。該發(fa)(fa)動(dong)機(ji)在結(jie)(jie)構(gou)和(he)(he)性(xing)(xing)能上較前一(yi)代戰(zhan)斗機(ji)發(fa)(fa)動(dong)機(ji)F100有(you)很大(da)提高,而(er)可靠性(xing)(xing)、耐久性(xing)(xing)和(he)(he)維修性(xing)(xing)也較前一(yi)代向前邁進(jin)了(le)一(yi)大(da)步。