F119涡轮风扇发动机

发动机F119涡轮风扇发动机01发动机简介综述介绍研发历程设计特点目录030204基本信息F119涡轮风扇发动机是双转子小涵道比加力涡扇发动机，是采用可上下偏转的二维矢量喷管、偏转角度达20度且推力和矢量由数字电子系统控制的一种发动机。F-22的超音速巡航能力，几乎全要依赖它。发动机简介发动机简介全称F119－PW-100，是为F-22A研制的双转子小涵道比加力涡扇发动机，采用可上下偏转的二维矢量喷管，上下偏转角度为20度，推力和矢量由数字电子系统控制。F119发动机剖面图研发历程研发历程1982年，美国空军提出拟用于90年代中后期的下一代“先进战术战斗机（ATF）”计划，与当时的F-15等第三代战斗机相比，ATF除要求有好的机动性外，还要突出有良好的敏捷性，高的隐身性，超声速巡航与短距起降能力等。相应地对用于ATF的发动机则要求推重比达到10.0一级，中间推力要高，要采用矢量喷管等。当时有由洛克希德、波音和通用动力三公司联合提出的YF-22方案与由诺斯罗普、麦道两公司联合提出的YF-23方案参与投标竞争。发动机方面则有美国普惠公司与GE公司为主，分别提出推重比为10.0一级、推力为133.6kN的PW5000XF119、GE37XF120发动机参与竞争。XF119发动机零组件的生产始于1985年9月，第1台发动机FX601于1986年10月进行首次台架试车。为了飞机进行飞行评估，两公司又分别发展了用于飞行试验的发动机YF119、YF120。经过几年的开发研制，1990年6月、9月YF-23（装YF119，YF-120）、YF-22（装YF119、YFl20）相继首飞进行对比飞行验证评估，1991年4月23日美国空军宣布选中装普惠公司YF119的YF-22作为ATF的机型。1991年8月YF-22进入“工程制造和发展（EMD）”阶段。从此，飞机被命名为F-22，发动机被命名为F119。在ATF飞机研制过程中，飞机重量与阻力均增加较多，为此，要求发动机的推力相应提高近17%，即最大推力（加力推力）要求为156kN，中间推力（不开加力时最大状态下的推力）为105kN，F119发动机采取了将XF119的风扇直径稍作增加以提高15%的风扇空气流量，来满足推力增大的要求．为此发动机的涵道比由0.25增至0.30。按美国军用标准MIL-SID-，F119的第1种生产型发动机被命名为F119-PW-100。综述介绍综述介绍F119发动机由3级风扇、6级高压压气机、带气动喷嘴、浮壁式火焰筒的环形燃烧室、单级高压涡轮与高压涡轮转向相反的单级低压涡轮、加力燃烧室与二维矢量喷管等组成。整台发动机分为：风扇、核心机、低压涡轮、加力燃烧室、尾喷管和附件传动机匣等6个单元体，另外还有附件，FADEC及发动机监测系统，与F119相竞争的YF120发动机为变循环发动机，在2级风扇后有一可调节的外涵出气环，在高压压气机中，第一级工作叶片做得较长成为风扇，称之为核心机传动的风扇，其后有流向外涵的出气环，在工作中始终是打开的，因此称主外涵出气环。在低工况时，两个外涵道均打开，使涵道比加大以获得低的耗油率；在大工况时，2级风扇后的可调节放气环关闭，发动机成为小涵道比涡轮风扇发动机，以增加单位推力。风扇到核心机间的压力匹配是通过装在加力燃烧室前的可变面积涵道引射器（VABI）将外涵气流引向加力燃烧室来达到。VABI除对加力燃烧室隔热屏进行冷却外，还将外涵多余的气流引射到尾喷管喉道前的排气气流中，以加大推力。YF120的风扇、压气机均比F119少1级，且高低压涡轮间无导向叶片，因此YF120比F119少5排叶片。表4列出了GE公司的YF120与普惠公司的YF119结构上的主要差别。F119总体结构设计中，与普惠公司以往的发动机相比，有两个突出的变化，其一是高压转子支承方式改用了GE公司惯用的形式，其二是高压涡轮采用了单级。设计特点设计特点3.1风扇（3级）第1级风扇叶片采州宽弦、空心设计，与用于波音777的Pw4084发动机采用的空心叶片结构相同，即叶片由叶盆、叶背两块型板经扩散连接法连接成一整叶片，在连接前，先将两板接合面处纵向地铣出几条槽道形成空腔。这种空心叶片的空心度较罗·罗公司采用的带蜂窝芯的夹层结构小。用钛合金制的3级风扇转子均采用了整体叶盘结构（在YF-22进行验证飞行时所用的发动机YF119中，仅2，3级风扇采用了整体叶盘）。F119采用了线性摩擦焊的加工方法加工整体叶盘，罗·罗公司也采用这种加工方法。线性摩擦焊（LinearFrictionWelding,LFW）是一种固态连接技术，类似于扩散连接（DiffusionBonding）。扩散连接是将两个需连接的零件的连接面紧紧靠住，在高温、高压下，两零件配合表面间形成了材料原子的相互转移，最终使两者紧密连接成一体。在这种连接中，由于相连接处的材料并未熔化．因而不会出现一般焊接中易发生的脱焊现象。从结构上讲，连接处看不出“焊缝”来，且其强度与弹性均优于本体材料。线性摩擦焊与扩散连接不同处在于：在扩散连接中，