弹用燃气涡轮发动机

弹用燃气涡轮发动机用于现代巡航导弹的发动机01简介设计要求发展概述的主要设计原则目录03020405制造工艺关键设计技术及发展趋势结构实例目录0706基本信息弹用燃气涡轮发动机或称弹用燃气轮机，是用于现代巡航导弹的一种发动机。简介简介弹用燃气涡轮发动机或称弹用燃气轮机，是用于现代巡航导弹的一种发动机。现代巡航导弹是以弹用涡喷(风扇)发动机为动力，因而研制弹用燃气涡轮发动机是发展远程巡航导弹的四项关键技术之一，小型高精度的制导系统和小型高效的涡轮喷气发动机是巡航导弹技术的两个基础。所以弹用燃气涡轮发动机在巡航导弹的研制与发展中占有十分重要的地位，已经形成燃气涡轮发动机的一个广阔的应用领域。发展概述发展概述早期巡航导弹的外形尺寸很大，一般从陆基发射，如美国的天狮星I和前苏联的C-5战略巡航导弹，它们的体积和飞行方式与一架战斗机相似。因此可以用成熟航空涡喷发动机略加改装即可作为其巡航动力装置。由于航空涡喷发动机结构复杂、制造成本高、体积和重量大，使用维护不便等缺点，在20世纪60年代中期曾被火箭发动机挤出了巡航导弹的应用领域

。随着巡航导弹技术的不断发展，导弹射程越来越大。液体火箭和固体火箭发动机比冲小的问题日益明显，它们的最佳航程仅为50km左右。而涡喷、涡扇发动机能够在亚声速条件下使导弹的航程达到100~2000km，因此，20世纪70年代以后，燃气涡轮发动机又重新回到了巡航导弹的应用领域。其中，弹用涡扇发动机与涡喷发动机相比，耗油率低、红外辐射弱，更适合作为大射程巡航导弹的动力装置，但是发动机结构复杂，成本相对较高；弹用涡喷发动机结构简单，制造成本低，使用方便，缺点是发动机耗油率大，导弹射程比涡扇发动机短，适用作为近程巡航导弹的动力装置。设计要求设计要求美国空军20世纪70年代开展AGM一86ASCAD研究计划时，根据导弹情况对弹用涡扇发动机提出了十分明确的设计要求，这些设计要求与航空涡轮喷气发动机有明显的差别，主要包括：(l)发动机的体积和质量限制。随着技术的发展，巡航导弹从陆基走向各种作战平台，如飞机、舰艇、潜艇和战车，导弹的外形和体积日益小型化，并要考虑各平台之间的通用性。因此，弹用燃气涡轮发动机的体积和质量必须满足导弹的要。(2)成本设计要求。导弹是消耗性武器，制造成本是影响导弹应用的重要因素。弹用涡喷发动机的成本通常是导弹成本的1/3，发动机的成本对导弹影响至关重要。发动机成本控制是一项综合性技术，它涉及飞行器的任务剖面分析、发动机设计技术要求、制造工艺技术和试验技术等.将在后面讨论。(3)推力与低耗油率的要求。与航空发动机相比，弹用燃气涡轮发动机要求小推力，现代巡航导弹体积小，飞行阻力小，因此所需发动机推力不大。在保证推力的前提下，耗油率尽可能小，耗油率与导弹的射程密切相关。(4)弹用燃气涡轮发动机的起动包线和工作包线。起动包线是发动机能够可靠点火起动的空域范围、弹用燃气涡轮发动机设计中要考虑地面(海面)和空中发射。发动机点火起动范围：高度为0~8000m，速度Ma=0.5~0.9。工作包线是发动机巡航飞行的空域范围，高度为0~m，Ma=0.5~0.9。的主要设计原则的主要设计原则(1)立足于成熟技术。航空然气涡轮发动机的研制是一项复杂工程、研制成本高，周期长，技术风险大。所以动力装置立足于成熟技术改型用于巡航导弹，是缩短导弹研制周期，降低研制成本，提高研制成功率的重要保障。(2)一次使用、长期储存。弹用涡喷发动机为短工作寿命型。发动机工作寿命的设计包括导弹动力航程的飞行时间、发动机出厂的调试与验收试验时间、储存阶段的维护和使用前的检测运转时间。(3)快速起动能力和多种起动方式。导弹武器必须能够快速反应，弹用涡喷发动机应该满足这一要求。(4)较高的抗进气畸变与抗过载能力。抗畸变能力越强，发动机工作的可靠性越高，适用范围越广。有的导弹总体设计为了外形尺寸小，采用埋入式进气道结构，进气道出口流场品质可能更差，因而对发动机的抗畸变能力要求更高。(5)尺寸小、重量轻、结构简单。弹用燃气涡轮发动机要求尺寸小、重量轻是显然的，所有的动力装置都是如此。(6)不维护或少维护。降低维护需求，是弹用燃气涡轮发动机设计要考虑的问题之一。固体火箭发动机和冲压发动机在这方面很好，弹用涡喷发动机相比之下情况略有不同。涡喷发动机要进行简单的定期吹转检查和少量的零件更换(如非金属密封件)，不必把发动机从弹上分解下来。制造工艺制造工艺弹用燃气涡轮发动机的制造工艺虽会影响或制约发动机整体及零件的设计，但也可以为发动机整体及零件的设计提供更广阔的想象空间。弹用燃气涡轮发动机的制造工艺与航空发动机的制造工艺并无本质的区别，许多工艺方法和制造手段都是借鉴过来的。但是为了满足体积小、成本低、结构简单等设计要求，弹用燃气涡轮发动机的制造工艺在某些方面表现出一些特色。（1）整体式零件的无余量精密铸造技术由于小型化提出的要求和带来的便利，弹用燃气涡轮发动机上广泛使用整体式零、部件。（2）整体式叶轮数控加工技术制造过程中，需要机械加工成形的整体式零件，广泛采用数字化特种加工技术，如电火花成形加工、电火花切削、电子束加工、电解加工等。（3）小变形的电子束坪制造过程中，需要焊接的整体式零件，可以采用电子束焊接技术。电子束焊变形小，热影响区小，通常用来焊接弹用燃气涡轮发动机的主轴，或者联接压气机转子和涡轮转子。经过焊接的转轴或联合转子的两端要求具有良好的同心度，电子束焊的精度可以保证做到这一点。结构实例结构实例（1）J402系列发动机（2）航空研究公司的ETJ1000发动机（3）寇第斯-怀特公司的发动机

（4）普惠公司的STJ422发动机关键设计技术及发展趋势关键设计技术及发展趋势20世纪80)年代美国海军与陆军联合开展弹用燃气涡轮发动机先进部件技术研究计划(SECT计划)，针对弹用燃气涡轮发动机研制中的主要技术困难，提高弹用燃气涡轮发动机的水平.为200。年巡航导弹研制提供先进技术储备。美国的设计师主要从三个方面考虑如何开展弹用燃气涡轮发动机关键技术研究：（1）发动机系统研究与部件技术集成;（2）明确发动机研究方向与技术途径;（3）展开具体的发动机部件技术研究。他们选取20世纪80年代