求解：戰(zhàn)斗機(jī)用的國(guó)產(chǎn)渦扇噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在在世界上到底是什么水平？

像以前的渦扇8 5 還有將來的渦扇15就不說 因?yàn)椴荒苷f明我國(guó)現(xiàn)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)水平

所以主要講渦扇10系列

八十年代初期，中國(guó)航空研究院606所（中國(guó)航空工業(yè)第一集團(tuán)公司沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所）因七十年代上馬的殲九、殲十三、強(qiáng)六、大型運(yùn)輸機(jī)等項(xiàng)目的紛紛下馬，與之配套的研發(fā)長(zhǎng)達(dá)二十年的渦扇六系列發(fā)動(dòng)機(jī)也因無裝配對(duì)象被迫下馬，令人扼腕，而此時(shí)中國(guó)在航空動(dòng)力方面與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的差距拉到二十年之上。面對(duì)中國(guó)航空界的嚴(yán)峻局面，國(guó)家于八十年代中期決定發(fā)展新一代大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，這就是渦扇10系列發(fā)動(dòng)機(jī)。依據(jù)裝配對(duì)象的不同，渦扇10系列有渦扇10、渦扇10A、渦扇10B、渦扇10C、渦扇10D等型號(hào)，其中渦扇10A是專門為中國(guó)為趕超世界先進(jìn)水平而上馬的新殲配套的。中國(guó)為加快發(fā)展渦扇 10系列發(fā)動(dòng)機(jī)，采取兩條腿走路方針。一是引進(jìn)國(guó)外成熟的核心機(jī)技術(shù)。中美關(guān)系改善的八十年代，中國(guó)從美國(guó)進(jìn)口了與F100同級(jí)的航改陸用燃汽輪機(jī)，這是渦扇10A核心機(jī)的重要技術(shù)來源之一；二是自研改進(jìn)。中國(guó)充分運(yùn)用當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行的高推預(yù)研部分成果（如92年試車成功的624所中推核心機(jī)技術(shù)，性能要求全面超過F404），對(duì)引進(jìn)的核心機(jī)加以改進(jìn)，使核心機(jī)技術(shù)與美國(guó)原型機(jī)發(fā)生了較大變化，性能大為增強(qiáng)。這里說句題外話，網(wǎng)上有人說渦扇10是在F404 基礎(chǔ)上放大而成，性能直逼F414，似乎也不無道理，因?yàn)楹诵臋C(jī)技術(shù)來源較多，不能單純說由那一家發(fā)展而來

結(jié)構(gòu)：

渦扇10/10A是一種采用三級(jí)風(fēng)扇，九級(jí)整流，一級(jí)高壓，一級(jí)低壓共十二級(jí),單級(jí)高效高功高低壓渦輪，即所謂的3+9+1+1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的大推力高推重比低涵道比先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)。黎明在研制該發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)時(shí)成功地采用了跨音速風(fēng)扇;氣冷高溫葉片，電子束焊整體風(fēng)扇轉(zhuǎn)子，鈦合金精鑄中介機(jī)匣;，擠壓油膜軸承，刷式密封，高能點(diǎn)火電嘴，氣芯式加力燃油泵，帶可變彎度的整流葉片，收斂擴(kuò)散隨口，高壓機(jī)匣處理以及整機(jī)單元體設(shè)計(jì)等先進(jìn)技術(shù)。渦扇10A的制造工藝與 F100、AL-31F相似，十分先進(jìn)，外涵機(jī)匣利用中推部分先進(jìn)技術(shù)采用高性能的聚酰亞樹脂復(fù)合材料，刷式密封，機(jī)匣所用材料與美制F414相似，電子束焊接整體渦輪葉盤，超塑成形/擴(kuò)散連接四層風(fēng)扇導(dǎo)流葉片，鈦合金寬弦風(fēng)扇空心葉片，第三代鎳基單晶高溫合金，短環(huán)燃燒室，收擴(kuò)式噴口，全權(quán)限電子控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)制造和設(shè)計(jì)十分先進(jìn)，不亞于世界同時(shí)期先進(jìn)水平。其中渦輪葉片采用定向凝固高溫合金先進(jìn)材料，無余且精鑄和數(shù)控激光打孔等先進(jìn)工藝，以及對(duì)流、前緣撞擊加氣膜"三合一"?的多孔回流復(fù)合冷卻先進(jìn)技術(shù)，使渦輪葉片的冷卻效果提高了二倍，而且耐5000次熱沖擊試驗(yàn)無裂紋發(fā)生。渦扇 10的渦輪葉片雖然是定向結(jié)晶的DZ125，但采用了我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的低偏析技術(shù)，其綜合性能可以和第一代的單晶高溫合金媲美。渦扇10的性能為：空氣進(jìn)量 100kg/sec，渦輪前溫度為1700-1750k，渦扇10加力風(fēng)扇的性能的一些主要數(shù)據(jù)為如下：高、低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速分轉(zhuǎn)別是13 kr/min，16.2 kr/min，涵道比0.5，總增壓比30，323 m/s和334 m/s，空氣流量M=100 kg/s，主燃燒室及加力燃燒室供油量分別為2.6 kg/s,2.85 kg/s。最大推力73.5kn，加力最大推力110kn。渦扇10裝有無錫航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究所研制的FADEC。

渦扇10渦輪裝置DD3鎳基單晶高溫合金渦輪葉片是確定的事，7.5末期的DZ-4是定向凝固高溫合金。定向凝固高溫合金藉由柱狀晶的同方向凝固，將細(xì)長(zhǎng)的柱狀晶朝凝固方向平行渦輪葉片運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力。但其最大缺點(diǎn)是，渦輪葉片有中空部分，某些部位壁薄，在凝固時(shí)柱狀界面之間容易產(chǎn)生裂縫，使得制造上受到限制。至于鎳基單晶合金，在鎳的Gamma固溶態(tài)中，有大量分散結(jié)晶構(gòu)造稍為不同的Gamma基本態(tài)，只要將這種結(jié)晶單晶化，在定向凝固合金中，增加 Gamma基本態(tài)，提高高溫強(qiáng)度。鎳基單晶合金基本上消除定向凝固高溫合金的限制。F119的渦輪葉片是用第三代單晶作的，DD3可能是第一代。

由于運(yùn)用了高推預(yù)研的先進(jìn)成果，渦扇10A的三級(jí)低壓壓比甚至比AL—31F的四級(jí)低壓部分還要高，九級(jí)高壓，壓比12，效率85%，總壓比、效率、喘震余度高于AL—31F，總壓比與F110相似，達(dá)30以上,渦輪前溫度為1747K，推質(zhì)比為7.5（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，非俄式標(biāo)準(zhǔn)），全加力推力為 13200千克，重量比AL—31F要輕。相比之下，AL—31F渦輪前溫度只有1665K，推質(zhì)比7.1（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，俄式標(biāo)準(zhǔn)為8.17），全加力推力 12500千克；F110的渦輪前溫度為1750K，推質(zhì)比為7.57（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)），全加力推力為13227千克?？傮w比較，渦扇10A性能要遠(yuǎn)高于AL —31F，與F110相似。其定型時(shí)間為2003年，服役時(shí)間為2005年。

先說明一部高性能渦輪扇噴射引擎應(yīng)俱備的條件：

目前軍用渦輪扇噴射引擎幾乎都是雙軸（dual-pool stage），有四大部分：（1）雙軸系壓縮機(jī)（dual-axial compressor）由低壓壓縮機(jī)（LPC）及高壓壓縮機(jī)（HPC）組成、（2）燃燒機(jī)、（3）雙軸系渦輪，即高壓渦輪（HPT）及低壓渦輪（LPT），（4）后燃器。

設(shè)計(jì)高性能渦輪扇噴射引擎必須要注重以下三大問題：

1、避免壓縮機(jī)葉片因轉(zhuǎn)速過，快造成壓縮機(jī)后部各級(jí)堆積空氣，或進(jìn)氣道氣流畸變而導(dǎo)致的失速（compressor surge），故須有各種糾正措施。舉例說明，J79-GE-15渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)依賴調(diào)整高低二級(jí)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速比，讓壓縮機(jī)在任何情況下能夠匹配。當(dāng)后部阻塞時(shí)，應(yīng)用前6級(jí)可變傾角靜子葉片，調(diào)整角度以疏導(dǎo)氣流。氣流依序通過2級(jí)風(fēng)扇、6級(jí)低壓壓縮機(jī)及7級(jí)高壓壓縮機(jī)，獲得總壓比17。千萬記住，如何以最少的級(jí)數(shù)獲得高壓縮比，才是判斷噴射發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的重要指標(biāo)。

2、減輕壓縮機(jī)重量，以使離心力及大量施功于空氣所生的機(jī)械負(fù)荷，不超過制造壓縮機(jī)葉片所用合金所能承受的最大的機(jī)械強(qiáng)度。故前部壓縮機(jī)葉片可用鈦合金，后部壓縮機(jī)葉片因溫度升高必須用其他耐高溫合金。

3、使渦輪工作更有效，以帶動(dòng)壓縮機(jī)更快旋轉(zhuǎn)。所以必須要產(chǎn)生讓渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)更快的高溫氣體，同時(shí)減輕渦輪自身重量。于是就須要提高渦輪進(jìn)氣溫度，及應(yīng)用高強(qiáng)度及更耐來制造葉片。對(duì)渦輪葉片性能影響最大的是高溫合金的鑄造技術(shù)。當(dāng)然那根渦輪軸的加工精度也很重要，否則摩擦熱會(huì)燒毀引擎。

先談一些技術(shù)指標(biāo)的意義

1、旁通比（BPR）= 旁通的氣體質(zhì)量 / 流進(jìn)核心機(jī)的氣體質(zhì)量。高BPR意味著更少的空氣流過核心機(jī)，所以提高總壓縮比就越容易，這是渦扇噴射引擎的基本想法。根據(jù)推進(jìn)效率，渦輪扇引擎在亞音速飛行中，BPR越大，燃油耗油率越低。另一方面，低BPR說明更多的空氣流過核心機(jī)，在超音速飛行中，在加力狀態(tài)下，低BPR能使單位流量推力增加，燃油耗油率降低。

2、總壓縮比（TPR） = 壓氣機(jī)后出口壓力 / 壓氣機(jī)前進(jìn)口壓力。高總壓縮比使壓氣機(jī)和進(jìn)氣裝置的調(diào)節(jié)成為必要，且越來越復(fù)雜。高總壓縮比也使渦扇引擎的壓氣機(jī)穩(wěn)定性裕度面臨極大考驗(yàn)，壓力越大越容易造成失速。所以遠(yuǎn)程轟炸機(jī)或民航機(jī)因?yàn)椴豁氉骷ち业臋C(jī)動(dòng)，不需極復(fù)雜的調(diào)節(jié)裝置，可由提高TPR，來降低燃油耗油率，增加航程。但對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)，提高TPR 必須有節(jié)制。例如F119的TPR = 25，EJ200 TPR = 26。B ？1引擎的TPR 30。F100-PW-229受限于基本設(shè)計(jì)，將TPR從原來的25提高到34，推力增加但重量也增加，推重比不變。與其一味提高TPR，不如以最少的壓縮級(jí)數(shù)來達(dá)到所需的壓縮比。

3、前渦輪進(jìn)氣溫度（TIT），戰(zhàn)機(jī)引擎的發(fā)展是通過提高TPR與TIT，來增加推力，降低燃油耗油率。TIT的提高，加上良好渦輪效率，高溫氣體足夠有效帶動(dòng)渦輪的運(yùn)動(dòng)，所以渦輪級(jí)數(shù)可降低。在研制時(shí)，AL-31F超重，將均為二級(jí)的高低渦輪，各改為單級(jí)，導(dǎo)致渦輪效率比設(shè)計(jì)值低4%，通過提高TIT從1350C到1392C來補(bǔ)償。BPR的選擇與TIT的極限有密切關(guān)系，在相同的TIT限制下，例如1600~1700K的極限下，戰(zhàn)斗機(jī)的 BPR應(yīng)選擇0.15~0.5之間，TPR = 20~30。

由于軍用引擎設(shè)計(jì)參數(shù)不容易取得，但通過幾個(gè)特徵約可一窺全貌：

推重比（T/W），TIT，TPR，BPR

第一代渦輪噴射引擎的特征（用于Mig-17，Mig-19）：TIT ~ 1150K，TPR = 4~6。

第二代渦輪噴射引擎的特征（用于Mig-21）：TIT = 1200~1250K，TPR = 8~10。

第三代渦輪噴射引擎的特征（用于Mig-23）：TIT = 1400~1450K，TPR = 13~15，T/W = 5.5~6.5。

第四代渦扇噴射引擎的特征（用于F-16或Su-27）：TIT = 1600~1700K，TPR =20~25，BPR ~ 0.6，T/W ~8。

WS-6G（在1982年試驗(yàn)達(dá)設(shè)計(jì)指標(biāo)）的參數(shù)：TIT = 1473K、TPR = ~19、BPR = 0.62、T/W ~7?？梢奧S-6G的性能劣于第四代渦扇噴射引擎，但比第三代渦輪噴射引擎要好。WS-9的BPR=0.78，TPR=16.8 （compressor: 4 low pressure + 12 high pressure）。從設(shè)計(jì)指標(biāo)看來，WS-6G比WS-9先進(jìn)。與西方第四代渦扇噴射引擎相比，WS-6G設(shè)計(jì)之主要差距，表現(xiàn)在壓縮機(jī)效率與渦輪葉片合金的性能。

WS-6G是典型缺乏市場(chǎng)觀念，中央計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物。上面一聲令下，科研人員只負(fù)責(zé)把東西研制出來。首先最大138kn推力量級(jí)本就與現(xiàn)實(shí)不符合，WS-6G 的最大推力應(yīng)該是90~110kn量級(jí)才是，無論是單發(fā)或雙發(fā)都適合。

發(fā)動(dòng)機(jī)的好壞對(duì)飛行性能有極大影響。高BPR發(fā)動(dòng)機(jī)高空高速性能不好，F(xiàn)100-PW-100的BPR為0.71，到了F100-PW-129 的BPR~0.6，到了F100-PW-229其各部件得到強(qiáng)化，BPR變成0.33，總壓比達(dá)到34，改善高空高速性能及降低耗油率。以飛機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)彎率來說，與速度成反比，與(n**2-1)**0.5成正比，n為過載因子。提高過載必須(1)低翼載，(2)高推力，(3)低零升阻力（簡(jiǎn)言之，非升力產(chǎn)生的阻力）與低誘導(dǎo)組力（因升力產(chǎn)生的阻力）。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)推力與高度、速度有關(guān)，飛機(jī)能否飛出大過載，實(shí)際上受限于發(fā)動(dòng)機(jī)的高空高速性能，這在超音速機(jī)動(dòng)中尤其重要。

渦扇10性能如何？對(duì)其設(shè)計(jì)可說一無所知。但燃?xì)鉁u輪研究院有幾篇研究報(bào)告，提到三級(jí)壓氣機(jī)，應(yīng)指LPC。至于級(jí)壓縮比未知，608所研制的 WJ9用來取代Y-12上PW的PT-6A-27渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其單級(jí)軸流壓縮比是1.51。以此水準(zhǔn)計(jì)算，三級(jí)LPC可獲得3.44的壓縮比， AL-31F四級(jí)LPC獲得3.6（級(jí)壓縮比1.377），印度GTX-35VS三級(jí)LPC為3.2（級(jí)壓縮比1.474）。各位認(rèn)為合理嗎？葉片的三維黏流體設(shè)計(jì)，631所與西北工業(yè)大學(xué)研究水準(zhǔn)不差。GTX-35VS（3 LPC + 5HPC）的TPR~21，AL-31F的TPR~24（4 LPC + 9HPC），F(xiàn)100-PW-100的TPR~25（3 LPC + 10 HPC）。最合理的推論是渦扇10的TPR約為在25。至于級(jí)數(shù)。

渦扇10裝有無錫航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究所研制的FADEC，AL-31F為機(jī)械液壓系統(tǒng)，F(xiàn)100-PW-129裝有FADEC。

燃燒器確定是短環(huán)噴霧式，與WP-13比，其長(zhǎng)度可減少1/2。

單晶渦輪葉片的意義是能忍受更高的前渦輪進(jìn)氣溫度。也就是說，單級(jí)高壓渦輪與單級(jí)低壓渦輪就足以產(chǎn)生足夠的效率，推動(dòng)壓氣機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。而不需要像 F100-PW-100一般，用二級(jí)高低渦輪。F100的后續(xù)系列因受限于基本設(shè)計(jì)，無法更動(dòng)，只能不斷完善部件效率，提高性能。印度GTX-35VS也是采單級(jí)高低渦輪，其葉片是用定向凝固高溫合金，后續(xù)發(fā)展型才用單晶渦輪葉片。

渦扇10的旁通比，如果TPR為25，那么旁通比約在0.5與0.6之間。更低的旁通比，表示要壓縮多的空氣，難度越大，除非增加級(jí)數(shù)。換言之渦扇10的高空高速性能比AL-31F有提高。

渦扇10的推重比高于8應(yīng)該沒問題，與AL-31F比，因?yàn)闇u扇10有比AL-31F更有效的壓縮機(jī)，單晶渦輪葉片比AL-31F的渦輪葉片更能忍受高溫，引擎控制系統(tǒng)也比較先進(jìn)?？傊瑴u扇10的壓縮機(jī)用多少級(jí)來產(chǎn)生多少的總壓比是判斷性能的關(guān)鍵。

網(wǎng)上經(jīng)常有人將渦扇10與渦扇10A混淆，其實(shí)兩者之間有本質(zhì)的區(qū)別，最大區(qū)別就是核心機(jī)的不同，當(dāng)然空氣流入量、渦輪溫度、推比、推力都不盡相同。其中渦扇10的全加力推力比渦扇10A的要小，渦扇10早在九十年代中期，就在殲十與SU—27上試驗(yàn)，該機(jī)已于2000年定型。

渦扇10A于98年裝在殲十上首飛，并進(jìn)行過長(zhǎng)達(dá)四十分鍾的超音速試驗(yàn)，在2000年第一次裝SU—27上試驗(yàn)，在與AL— 31F混裝試飛當(dāng)中，曾發(fā)生空中熄火險(xiǎn)情。目前，渦扇10A正隨殲十的預(yù)生產(chǎn)型進(jìn)行邊試飛邊定型試驗(yàn)，估計(jì)今年能夠隨殲十正式生產(chǎn)定型，2005年隨機(jī)大批量入役。

從國(guó)際發(fā)動(dòng)機(jī)的情況來看，基本分成三大部分，即小推力發(fā)動(dòng)機(jī)，推力一般在3000公斤以下；中推力發(fā)動(dòng)機(jī)，推力一般在6000-9000公斤；大推力發(fā)動(dòng)機(jī)，推力一般在11000公斤-15000公斤。WS-11肯定是小推力級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，“昆侖”則屬于中推力發(fā)動(dòng)機(jī)，而渦扇10無疑是大推力級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)。

所以從技術(shù)層面看 我國(guó)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)水平已經(jīng)有明顯提高 已經(jīng)能制造自己的大推力渦扇 但的確其和先進(jìn)國(guó)家的渦扇推力上 可靠性 還是存在差距的

望采納?。?/p>