1983年9月,美(mei)國空(kong)軍同時(shi)(shi)(shi)授予普·惠(hui)公(gong)司和(he)(he)通用電氣公(gong)司金額各為(wei)2億美(mei)元,為(wei)期50個月的(de)(de)(de)(de)驗(yan)(yan)(yan)證機(ji)合同。普·惠(hui)公(gong)司的(de)(de)(de)(de)PW5000是一種強調應用成熟技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)常(chang)規設(she)計;而(er)(er)通用電氣公(gong)司的(de)(de)(de)(de)GE37則(ze)是一種新穎的(de)(de)(de)(de)變循環(huan)發動機(ji),其涵道比(bi)可(ke)在(zai)0~0.25之(zhi)間變化。后來(lai),這(zhe)兩(liang)種驗(yan)(yan)(yan)證機(ji)分別(bie)編號為(wei)YF119和(he)(he)YF120,并于1986年10月和(he)(he)1987年5月開始地面試驗(yan)(yan)(yan)。經過廣泛(fan)的(de)(de)(de)(de)地面試驗(yan)(yan)(yan)和(he)(he)安裝在(zai)YF-22和(he)(he)YF-23上的(de)(de)(de)(de)初步飛行試驗(yan)(yan)(yan)后,1991年4月,F-22/F119組合被選中。據美(mei)軍方有關人士談到(dao)選擇F119的(de)(de)(de)(de)原因時(shi)(shi)(shi)說,F120技(ji)術(shu)復(fu)雜,尚未經實際(ji)驗(yan)(yan)(yan)證,因而(er)(er)研(yan)制風(feng)險較大,而(er)(er)且(qie)變循環(huan)設(she)計也增加了(le)結構和(he)(he)控制系統的(de)(de)(de)(de)復(fu)雜性(xing)和(he)(he)重量(liang),因而(er)(er)維修(xiu)比(bi)較困難,壽(shou)命(ming)期費(fei)用較高(gao)。在(zai)選擇時(shi)(shi)(shi),風(feng)險和(he)(he)費(fei)用是主要考慮,技(ji)術(shu)先(xian)進性(xing)沒有起到(dao)關鍵(jian)作用。在(zai)此之(zhi)前,F119已積累3000多地面試驗(yan)(yan)(yan)小時(shi)(shi)(shi),其中1500h帶二(er)元矢量(liang)噴管試驗(yan)(yan)(yan)。
在(zai)F119上采用的(de)(de)(de)新技術主(zhu)要(yao)有(you):三(san)(san)維粘性(xing)(xing)(xing)葉(xie)輪機(ji)設(she)計方法、整體(ti)(ti)葉(xie)盤結構、高(gao)紊流(liu)度強旋流(liu)主(zhu)燃燒室(shi)頭部、浮壁燃燒室(shi)結構、高(gao)低(di)壓(ya)渦輪轉向相反、整體(ti)(ti)式加力燃燒室(shi)設(she)計、二元矢量噴管(guan)和(he)(he)第三(san)(san)代(dai)雙(shuang)余度FADEC。此(ci)外(wai),還采用了耐(nai)(nai)溫(wen)1070~1100℃的(de)(de)(de)第三(san)(san)代(dai)單晶(jing)渦輪葉(xie)片材(cai)料(liao)、雙(shuang)性(xing)(xing)(xing)能熱處理(li)渦輪盤、阻燃鈦合金AlloyC、高(gao)溫(wen)樹脂(zhi)基材(cai)料(liao)外(wai)涵機(ji)匣(xia)以及(ji)用陶瓷基復(fu)合材(cai)料(liao)或碳(tan)-碳(tan)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)一些靜止結構。在(zai)研制(zhi)(zhi)中,注意(yi)了性(xing)(xing)(xing)能與可(ke)靠性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)久性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)維修(xiu)性(xing)(xing)(xing)之間的(de)(de)(de)恰當平衡(heng)。與F100-PW-220相比,F119的(de)(de)(de)外(wai)場可(ke)更換(huan)(huan)件(jian)拆卸率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)、返(fan)修(xiu)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)、提前換(huan)(huan)發率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)、維修(xiu)工時、平均維修(xiu)間隔時間和(he)(he)空中停(ting)車(che)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)分別改進50%、74%、33%、63%、62%和(he)(he)29%。新的(de)(de)(de)四階(jie)段研制(zhi)(zhi)程序和(he)(he)綜(zong)合產(chan)品研制(zhi)(zhi)方法保證發動機(ji)研制(zhi)(zhi)結束(shu)時即具有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)(xing)(xing)、耐(nai)(nai)久性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)維修(xiu)性(xing)(xing)(xing)并(bing)能順利轉入批量生產(chan)。在(zai)研制(zhi)(zhi)中,為滿足提高(gao)推力的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)而增大風扇(shan)直(zhi)徑,還遇到了風扇(shan)效率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)低(di)、耗油(you)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)高(gao)和(he)(he)低(di)壓(ya)渦輪應力大的(de)(de)(de)問題。預計,1994年中開(kai)始初步飛行試(shi)驗(yan)(yan),此(ci)時F119將再積累(lei)3000地面試(shi)驗(yan)(yan)小時。1997年交付第1臺(tai)生產(chan)型發動機(ji),裝(zhuang)F119的(de)(de)(de)F-22戰斗(dou)機(ji)將于2002年具備初步作戰能力。
1982年(nian),美國(guo)(guo)空(kong)軍提(ti)出"先進(jin)戰術戰斗(dou)機(ji)(ji)(ATF)"計劃,當時,洛克希德、波(bo)音、通用動(dong)(dong)力(li)公(gong)(gong)司聯合提(ti)出的(de)(de)YF-22方案(an)與諾斯羅普、麥道公(gong)(gong)司聯合提(ti)出的(de)(de)YF-23方案(an)參與投標競(jing)爭,發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)方面則有美國(guo)(guo)普惠與GE公(gong)(gong)司為(wei)此分別提(ti)出推(tui)重比為(wei)10一(yi)級、推(tui)力(li)為(wei)133.6千牛的(de)(de)PW5000(XF119)、GE37(X120)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)參加(jia)競(jing)爭。XF119零組件(jian)的(de)(de)生產(chan)始于1985年(nian)9月(yue)(yue),第1臺(tai)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)FX601于1986年(nian)10月(yue)(yue)進(jin)行(xing)首(shou)次臺(tai)架試(shi)(shi)車。為(wei)了(le)進(jin)行(xing)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)飛(fei)(fei)行(xing)評估,兩公(gong)(gong)司又分別發(fa)(fa)展了(le)用于飛(fei)(fei)行(xing)試(shi)(shi)驗(yan)的(de)(de)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)YF119、YF120。經過幾年(nian)的(de)(de)開(kai)發(fa)(fa)研(yan)制后,1990年(nian)6月(yue)(yue)、9月(yue)(yue)YF-23、YF-22相(xiang)繼首(shou)飛(fei)(fei)并(bing)進(jin)行(xing)對比試(shi)(shi)飛(fei)(fei)驗(yan)證評估,1991年(nian)4月(yue)(yue)23日美國(guo)(guo)空(kong)軍宣(xuan)布選中裝(zhuang)普惠公(gong)(gong)司YF119的(de)(de)YF-22作為(wei)ATF的(de)(de)機(ji)(ji)型(xing)。1991年(nian)8月(yue)(yue)F-22進(jin)入"工程制造和發(fa)(fa)展(EMD)"階段(duan)。從此,飛(fei)(fei)機(ji)(ji)被(bei)命名為(wei)F-22,發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)被(bei)命名為(wei)F119。在ATF研(yan)制過程中,飛(fei)(fei)機(ji)(ji)重量(liang)與阻力(li)均增加(jia)較多,為(wei)此,要(yao)求發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)推(tui)力(li)相(xiang)應提(ti)高近17%,即最大(da)推(tui)力(li)(加(jia)力(li)推(tui)力(li))要(yao)求為(wei)156千牛,中間推(tui)力(li)(不加(jia)力(li)時最大(da)狀態(tai)下的(de)(de)推(tui)力(li))為(wei)105千牛,F119采取了(le)將XF119的(de)(de)風(feng)扇(shan)(shan)直徑稍作增加(jia)以提(ti)高15%的(de)(de)風(feng)扇(shan)(shan)空(kong)氣流量(liang),來(lai)滿足推(tui)力(li)增大(da)的(de)(de)要(yao)求,為(wei)此,發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)涵道比由0.25增至0.3。
XF119、YF119在(zai)進入EMD階段前總共完成了(le)3000余小時(shi)的(de)整機(ji)(ji)試(shi)車(che),到1998年(nian)6月共進行了(le)8000余小時(shi)。當(dang)轉入EMD階段時(shi)(1991年(nian)8月3日(ri)(ri)),普惠公(gong)司獲(huo)得研制9臺(tai)(tai)F119試(shi)驗(yan)發(fa)動機(ji)(ji)與33臺(tai)(tai)飛行試(shi)驗(yan)發(fa)動機(ji)(ji)的(de)13.75億美(mei)元(yuan)的(de)EMD合同。按(an)當(dang)時(shi)空軍需(xu)要2000套以上的(de)動力裝(zhuang)置(包括備件)來計算(suan),普惠公(gong)司將(jiang)獲(huo)得120億美(mei)元(yuan)的(de)收入。1992年(nian)12月17日(ri)(ri)首臺(tai)(tai)EMD F119發(fa)動機(ji)(ji)首次(ci)試(shi)車(che),1997年(nian)9月7日(ri)(ri)裝(zhuang)F119-PW-100的(de)F-22首飛,從此(ci),F119-PW-100開始了(le)長(chang)達數年(nian)的(de)飛行試(shi)驗(yan)計劃。
F119的(de)(de)主要性能(neng)參數為:最(zui)大推(tui)(tui)力156千牛,中間推(tui)(tui)力105千牛,總壓比35,涵道比0.3,渦輪前溫(wen)度1577℃~1677℃,最(zui)大直徑(jing)1.13米,長度4.826米,重量1360千克。與普惠公(gong)司為第3代戰斗(dou)機(ji)(ji)F-15、F-16研制的(de)(de)推(tui)(tui)重比為8一級(ji)的(de)(de)F100發動機(ji)(ji)相比,F119在(zai)總級(ji)數、零件數、推(tui)(tui)重比等均有較大的(de)(de)改進,見(jian)表1。
與F119相競爭的YF120發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)為(wei)變循環(huan)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji),在(zai)第(di)(di)2級風(feng)(feng)(feng)扇(shan)后有一可調外涵(han)出氣環(huan),在(zai)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機(ji)(ji)(ji)(ji)中(zhong),第(di)(di)1級轉子葉片作(zuo)得較長(chang),其后有一外涵(han)出氣環(huan),在(zai)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)工作(zuo)時(shi)(shi),第(di)(di)1級高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機(ji)(ji)(ji)(ji)后的放(fang)氣環(huan)始終打開,因此,第(di)(di)1級高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機(ji)(ji)(ji)(ji)轉子起到風(feng)(feng)(feng)扇(shan)的作(zuo)用(yong)。在(zai)低(di)工況(kuang)下,風(feng)(feng)(feng)扇(shan)的可調外涵(han)放(fang)氣環(huan)打開,使涵(han)道(dao)比(bi)加(jia)大以獲得低(di)的耗油率;在(zai)大工況(kuang)時(shi)(shi),該放(fang)氣環(huan)關閉,發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji)成為(wei)小涵(han)道(dao)比(bi)渦(wo)扇(shan)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)(ji),以增(zeng)加(jia)單位(wei)推力。由于YF120的風(feng)(feng)(feng)扇(shan)、壓(ya)氣機(ji)(ji)(ji)(ji)均(jun)比(bi)F119少1級,且高(gao)、低(di)壓(ya)渦(wo)輪間無導(dao)向(xiang)葉片,因此它比(bi)F119少5排葉片。表2列出了YF120和YF119在(zai)結構上的主要差別。
在F119總體(ti)結構設計中,與普惠公(gong)司以往(wang)的(de)(de)發動機相比,有二個突出的(de)(de)變化,一是(shi)高壓轉子支撐(cheng)方式改用了GE公(gong)司慣(guan)用的(de)(de)形式,二是(shi)高壓渦輪(lun)采(cai)用了單(dan)級(ji)。
普惠公司(si)在60年代后期開始(shi)研制的(de)(de)(de)民用發(fa)(fa)動機(ji)(JT9D、PW2037、PW4000)及軍(jun)用發(fa)(fa)動機(ji)(F100)中(zhong)(zhong),高(gao)壓(ya)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)均采用1-1-0支(zhi)(zhi)(zhi)撐方式(shi),即高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機(ji)前(qian)為滾珠(zhu)軸(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng),后支(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)設(she)在高(gao)壓(ya)渦輪(lun)前(qian),高(gao)壓(ya)渦輪(lun)是懸臂支(zhi)(zhi)(zhi)撐的(de)(de)(de),該(gai)軸(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)負荷是通(tong)過(guo)燃燒(shao)室(shi)機(ji)匣傳出的(de)(de)(de)。這種(zhong)設(she)計(ji)不僅使發(fa)(fa)動機(ji)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)力(li)框架(jia)數多,而且高(gao)壓(ya)渦輪(lun)軸(zhou)由于要裝軸(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)使軸(zhou)徑(jing)小、且渦輪(lun)盤是懸臂支(zhi)(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de),給轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)動力(li)學設(she)計(ji)帶來困難。GE公司(si)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)動機(ji)(軍(jun)用的(de)(de)(de)有F101、110、F404,民用的(de)(de)(de)有CFM56)中(zhong)(zhong),高(gao)壓(ya)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)則采用了(le)(le)1-0-1支(zhi)(zhi)(zhi)撐方式(shi),即轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)的(de)(de)(de)后支(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)設(she)在高(gao)壓(ya)渦輪(lun)后,且采用了(le)(le)中(zhong)(zhong)介軸(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng),即該(gai)軸(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)外環(huan)固定于高(gao)壓(ya)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)上,內環(huan)固定于低壓(ya)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)上,這種(zhong)布局不僅可減少一個承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)力(li)框架(jia),而且高(gao)壓(ya)渦輪(lun)軸(zhou)軸(zhou)徑(jing)可作得很大,增加(jia)了(le)(le)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)剛(gang)性(xing),它的(de)(de)(de)缺點(dian)是中(zhong)(zhong)介軸(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)潤(run)滑與封嚴較為復(fu)雜些。
普(pu)惠公(gong)(gong)司在F119發動(dong)機(ji)的(de)總體設(she)計(ji)中(zhong),一改以往的(de)作法,將高(gao)壓轉(zhuan)子的(de)支(zhi)(zhi)撐方(fang)式改用了GE公(gong)(gong)司慣用的(de)1-0-1且后支(zhi)(zhi)點(dian)為中(zhong)介(jie)軸承的(de)方(fang)式,在該公(gong)(gong)司最新的(de)民用發動(dong)機(ji)PW8000中(zhong)也(ye)采(cai)用了1-0-1高(gao)壓轉(zhuan)子支(zhi)(zhi)撐方(fang)式,這一設(she)計(ji)變(bian)化,值得(de)注意。
高壓渦(wo)(wo)輪(lun)的(de)設計中(zhong),普惠公司在60年(nian)代后期開始研(yan)制(zhi)的(de)發(fa)動(dong)(dong)機(ji),例(li)如它的(de)大(da)型民(min)用發(fa)動(dong)(dong)機(ji)JT9D、PW2037、PW4000以及(ji)軍(jun)用發(fa)動(dong)(dong)機(ji)F100均采用了雙級設計,這種設計,使每級渦(wo)(wo)輪(lun)的(de)負(fu)荷小,渦(wo)(wo)輪(lun)效(xiao)率要大(da)些,但帶(dai)來零(ling)件多(duo),重量(liang)增大(da)的(de)缺點。GE公司則在同時期研(yan)制(zhi)的(de)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(軍(jun)用F101、F110、F404和民(min)用CFM56)中(zhong),均采用了單(dan)級高壓渦(wo)(wo)輪(lun),雖然(ran)渦(wo)(wo)輪(lun)效(xiao)率稍低,但使發(fa)動(dong)(dong)機(ji)結構簡單(dan),零(ling)件數,重量(liang)輕等(deng)。在F119設計中(zhong),普惠公司一(yi)改以往的(de)作法(fa),采用了單(dan)級高壓渦(wo)(wo)輪(lun)的(de)設計,這一(yi)改變也是為了提高推(tui)重比。
⒈風扇(shan)3級(ji),第1級(ji)風扇(shan)葉(xie)片(pian)采用(yong)寬弦、空心設(she)計,與用(yong)于B777的PW4084發動機上(shang)的空心葉(xie)片(pian)結構(gou)相同,即葉(xie)片(pian)由葉(xie)盆、葉(xie)背兩塊型板經擴(kuo)散(san)連接法連接成整體葉(xie)片(pian),在連接前,先將兩板接合面處縱向地銑(xian)出幾(ji)條槽道形成空腔。這種空心葉(xie)片(pian)的空心度較小。
用(yong)(yong)鈦合(he)金制的(de)3級風扇轉子均采(cai)用(yong)(yong)了整(zheng)(zheng)體葉(xie)盤(pan)結構。單個加工(gong)好的(de)葉(xie)片用(yong)(yong)線性摩擦焊(han)焊(han)到輪盤(pan)上相應的(de)凸(tu)塊(kuai)上(凸(tu)塊(kuai)與葉(xie)片底部均留有(you)少量加工(gong)余(yu)量),焊(han)好后(hou)再將多余(yu)的(de)材料磨去形成完整(zheng)(zheng)的(de)整(zheng)(zheng)體葉(xie)盤(pan),羅(luo)-羅(luo)公司(si)也采(cai)用(yong)(yong)這種加工(gong)方(fang)法(fa)。在(zai)YF-22進(jin)行驗證飛行時所用(yong)(yong)的(de)YF119中,僅第(di)2、3級風扇采(cai)用(yong)(yong)了整(zheng)(zheng)體葉(xie)盤(pan)。
為(wei)(wei)保證(zheng)風(feng)扇機匣剛性均(jun)勻,保持(chi)較均(jun)勻的葉尖間隙(xi),風(feng)扇機匣作成整環的,為(wei)(wei)此(ci),風(feng)扇轉子作成可拆卸(xie)的,即(ji)第2級盤前、后均(jun)帶鼓(gu)環,分別與第1、3級盤連接。
風(feng)扇進口處采(cai)用(yong)了(le)可變(bian)彎(wan)度的(de)進口導流(liu)葉片,其結構與F100的(de)類似(si)。第3級靜(jing)葉均采(cai)用(yong)了(le)彎(wan)曲設計,這(zhe)種設計也(ye)用(yong)于PW4084。
⒉高(gao)(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機6級,采用(yong)高(gao)(gao)(gao)級壓(ya)比設計(ji),6級轉子全采用(yong)整體葉盤結(jie)(jie)構(gou)。進口導葉與第1、2級導葉是可調節的,前機匣(xia)(xia)采用(yong)了阻燃(ran)"Alloy C"鈦合金以減輕(qing)重(zhong)量。為(wei)增加(jia)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機出(chu)口處機匣(xia)(xia)(該(gai)處直徑最小(xiao),形(xing)成了縮(suo)腰(yao))的縱向(xiang)剛性(xing),燃(ran)燒室機匣(xia)(xia)前伸(shen)到壓(ya)氣(qi)機的3級處,使壓(ya)氣(qi)機后機匣(xia)(xia)具有雙(shuang)層(ceng)(ceng)結(jie)(jie)構(gou),外層(ceng)(ceng)傳遞(di)負(fu)荷,內層(ceng)(ceng)僅作(zuo)為(wei)氣(qi)流的包容環,這種結(jie)(jie)構(gou)在大型高(gao)(gao)(gao)涵道比渦扇發動機中得到廣泛采用(yong)。
⒊燃燒(shao)室短(duan)環形,火(huo)焰(yan)筒(tong)為(wei)雙層(ceng)浮壁(bi)式,外(wai)層(ceng)為(wei)整體(ti)(ti)環形殼體(ti)(ti),在殼體(ti)(ti)與(yu)燃氣接觸的壁(bi)面上(shang)鉚焊有(you)薄(bo)板(ban),薄(bo)板(ban)與(yu)殼體(ti)(ti)間(jian)留有(you)一定的縫隙,使冷卻兩者的空氣由縫中流過。為(wei)了使薄(bo)板(ban)在工作中能在圓周(zhou)與(yu)長度上(shang)自(zi)由膨脹,薄(bo)板(ban)在圓周(zhou)與(yu)長度上(shang)均切(qie)成(cheng)一段段的,形成(cheng)多片瓦(wa)塊狀的薄(bo)板(ban),因此這種火(huo)焰(yan)筒(tong)又可稱為(wei)瓦(wa)片式火(huo)焰(yan)筒(tong)。
采(cai)用(yong)浮壁式火(huo)(huo)焰(yan)筒可(ke)改善(shan)火(huo)(huo)焰(yan)筒的工(gong)作條件,不(bu)僅可(ke)提高火(huo)(huo)焰(yan)筒的壽命,與(yu)燃氣接觸(chu)的瓦片燒壞后(hou)還(huan)可(ke)更換,而且還(huan)可(ke)使排(pai)氣污染物(wu)減少(shao)。這種(zhong)結(jie)構(gou)己在V2500、PW4084等民用(yong)發動機上采(cai)用(yong)。
⒋高(gao)壓(ya)渦輪(lun)(lun)(lun)單級,工作(zuo)葉片用(yong)普惠公司的(de)第3代單晶材料制(zhi)成,采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)了先進的(de)氣膜冷卻技術。渦輪(lun)(lun)(lun)盤采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)雙(shuang)重熱處(chu)理(li)(li)以(yi)適應(ying)外(wai)緣(yuan)(yuan)與輪(lun)(lun)(lun)心的(de)不(bu)(bu)同要求,即(ji)外(wai)緣(yuan)(yuan)采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)了提(ti)高(gao)損傷容限能力的(de)處(chu)理(li)(li),以(yi)適應(ying)榫槽可(ke)能出(chu)現的(de)微裂(lie)紋;輪(lun)(lun)(lun)心部分則采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)提(ti)高(gao)強度的(de)熱處(chu)理(li)(li),這種在(zai)一(yi)個零件上(shang)采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)兩(liang)種要求不(bu)(bu)同的(de)熱處(chu)理(li)(li),實(shi)屬罕(han)見。工作(zuo)葉片葉尖噴涂有一(yi)層耐磨涂層(在(zai)XF119上(shang)沒有采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)),以(yi)減少性(xing)能的(de)衰(shuai)退率,這種措施在(zai)大型(xing)民(min)用(yong)渦扇發動機中應(ying)用(yong)較(jiao)多。
⒌低(di)壓(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)單級,與(yu)(yu)(yu)高壓(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)相(xiang)反。這種將高、低(di)壓(ya)(ya)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)作(zuo)成(cheng)對(dui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)結構(gou),當(dang)飛機機動飛行時(shi)作(zuo)用于兩(liang)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)陀螺(luo)力矩會(hui)相(xiang)互抵消大(da)部分,因(yin)此(ci)可減少外(wai)(wai)傳到(dao)飛機機身的(de)(de)(de)力矩;另外(wai)(wai),對(dui)裝于兩(liang)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)間的(de)(de)(de)中介軸承,軸承內、外(wai)(wai)環轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)向(xiang)相(xiang)反時(shi),會(hui)大(da)大(da)降低(di)保持架與(yu)(yu)(yu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)組合(he)體相(xiang)對(dui)內、外(wai)(wai)環的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)速,對(dui)軸承的(de)(de)(de)工作(zuo)有利(li),但(dan)增(zeng)加了(le)封嚴的(de)(de)(de)難度。理論上(shang)(shang),高、低(di)壓(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)對(dui)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)時(shi),可以不要低(di)壓(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)導(dao)向(xiang)器(YF120上(shang)(shang)即無),但(dan)F119上(shang)(shang)仍然采(cai)用了(le)導(dao)向(xiang)器。低(di)壓(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)輪(lun)(lun)盤中心開(kai)有大(da)孔,以便安裝高壓(ya)(ya)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)后軸承(中介軸承),這與(yu)(yu)(yu)F404、M88發動機的(de)(de)(de)結構(gou)類似。
⒍加力燃燒(shao)室(shi)分三區,加力筒體(ti)采(cai)用(yong)(yong)"Alloy C"阻燃鈦(tai)合(he)金以減(jian)輕重量,筒體(ti)內作有隔熱套筒,兩者間的(de)縫(feng)隙中流過外涵空(kong)氣對(dui)筒體(ti)進(jin)行(xing)冷(leng)(leng)卻,在YF119上(shang)采(cai)用(yong)(yong)外部(bu)導管引冷(leng)(leng)卻空(kong)氣對(dui)筒體(ti)進(jin)行(xing)冷(leng)(leng)卻,在F119上(shang)取消(xiao)了外部(bu)導管。
⒎尾噴管(guan)二元(yuan)收(shou)斂-擴(kuo)張(zhang)矢量噴管(guan),噴管(guan)上、下(xia)的(de)收(shou)擴(kuo)式調節(jie)片(pian)可(ke)單(dan)獨(du)控(kong)制(zhi)喉道與(yu)出(chu)口面(mian)積,且當上、下(xia)調節(jie)片(pian)同(tong)時向(xiang)上或向(xiang)下(xia)擺動(dong)(dong)時,可(ke)改(gai)變排氣流的(de)方(fang)向(xiang),從而改(gai)變推力(li)的(de)方(fang)向(xiang)。發動(dong)(dong)機(ji)的(de)推力(li)能在飛機(ji)的(de)俯仰方(fang)向(xiang)±20°內偏轉,從+20°到-20°的(de)行(xing)程中只需1秒鐘。推力(li)和(he)矢量由雙余度全權限數(shu)字電子控(kong)制(zhi)系統控(kong)制(zhi),用由煤油(you)作介質(zhi)的(de)作動(dong)(dong)筒來操(cao)縱(zong)。調節(jie)片(pian)設計成(cheng)可(ke)減(jian)少雷(lei)達散射(she)截面(mian)積;為減(jian)少紅外信號,對調節(jie)片(pian)進行(xing)了冷卻。尾噴管(guan)也采用"Alloy C"阻燃鈦合金以減(jian)輕重量。
⒏ 燃油(you)控制系統 為第3代(dai)雙余度全(quan)權限(xian)數字電子控制系統。
⒈維(wei)修(xiu)(xiu)性在F119設計中(zhong),特(te)別(bie)強調(diao)了(le)維(wei)修(xiu)(xiu)性,例如大部分(fen)附(fu)件包(bao)括(kuo)燃(ran)油泵和(he)控制系統均(jun)(jun)作(zuo)(zuo)成外場(chang)可更(geng)換組(zu)件(LRU),每個LRU拆換時(shi)間(jian)不超過(guo)20分(fen)鐘(zhong),所用的(de)(de)(de)工(gong)具(ju)僅是(shi)11種標準(zhun)手動工(gong)具(ju);在外場(chang)維(wei)修(xiu)(xiu)時(shi)需進行拆裝的(de)(de)(de)緊固件不允許用保險絲(si)、開(kai)口銷;由于(yu)采(cai)(cai)用"B"型螺(luo)母(mu),擰(ning)螺(luo)母(mu)時(shi)可不采(cai)(cai)用限(xian)扭扳手;孔探儀的(de)(de)(de)座(zuo)孔設計成無螺(luo)紋內置式的(de)(de)(de);所有導管、導線(xian)均(jun)(jun)用不同(tong)的(de)(de)(de)顏色予以區分(fen);滑油箱裝有目視(shi)的(de)(de)(de)油位指示器;連接件作(zuo)(zuo)成能快(kuai)卸快(kuai)裝的(de)(de)(de)結構;自(zi)動化的(de)(de)(de)綜合診斷(duan)系統;在外場(chang)無須(xu)對附(fu)件進行調(diao)整與微(wei)調(diao);以計算機為基礎的(de)(de)(de)培訓系統;電子(zi)技術(即光盤(pan))文件;具(ju)有抗外物(wu)擊(ji)傷與抗銹(xiu)蝕能力;壓氣機機匣水(shui)平對開(kai),以便迅速接近內部零件;所有附(fu)件均(jun)(jun)置于(yu)發動機下部等。由于(yu)采(cai)(cai)用了(le)這些措(cuo)施,使外場(chang)級、中(zhong)修(xiu)(xiu)級的(de)(de)(de)維(wei)修(xiu)(xiu)工(gong)作(zuo)(zuo)減(jian)(jian)少75%,基地級維(wei)修(xiu)(xiu)所用的(de)(de)(de)工(gong)具(ju)減(jian)(jian)少60%,平均(jun)(jun)工(gong)具(ju)的(de)(de)(de)重量減(jian)(jian)輕(qing)40%。
⒉可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)普惠在設計F119時,遵循了采(cai)(cai)(cai)用"經過驗證的(de)技術",以及使發動(dong)機結構簡單(dan)和零件數少的(de)原(yuan)則(ze),因此,它的(de)性(xing)(xing)能較前一代(dai)發動(dong)機F100有(you)較大提(ti)高,也采(cai)(cai)(cai)用了一些以前發動(dong)機中未采(cai)(cai)(cai)用的(de)新技術,而其可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)比(bi)F100的(de)要高。表3表示(shi)F119與F100-PW-220相比(bi),其可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)和維修(xiu)性(xing)(xing)的(de)改進(jin)。
風扇(shan)3級軸流(liu)式。無進口導(dao)流(liu)葉(xie)片(pian)。風扇(shan)葉(xie)片(pian)為寬弦設計。
壓氣機6級軸流式。采用(yong)整體葉盤結(jie)構。
燃燒室環(huan)形。采用浮壁結構。
高壓渦(wo)輪單級軸流式(shi)。采用第三代單晶渦(wo)輪葉片材料、隔(ge)熱涂層(ceng)和先進冷卻結(jie)構。
低壓渦輪單級軸(zhou)流式。與高壓轉子(zi)對(dui)轉。
燃燒室整體式。內、外涵道內各設單圈噴油環(huan)。
尾噴管二(er)元矢量收斂-擴(kuo)張噴管,在(zai)俯仰方向可作±20°偏轉。
控(kong)制系統第三代雙(shuang)余度FADEC。
技術數據
F119-PW-100
F119-PW-100
最大加力推力(N) 173400
中間推力(N) 118000
加力耗(hao)油率[kg/(daN·h)] 2.40(據估算應為1.80~1.90)
中間耗油率[kg/(daN·h)] 0.622(據(ju)估算應為0.88~0.90)
推重比 10~11.5
涵道比(bi) 0.2~0.3
總增壓比 26
渦輪進口溫度(℃) 約1700
最大直徑(mm) 1143
長度(mm) 4826
質量(kg) 1360
新技術(shu)、新工藝和(he)新材料的(de)結晶 普惠公司研制的(de)F119發(fa)動機
F119 Engine for F-22
F119是美國普(pu)(pu)惠公(gong)司(si)為F-22研制的(de)推重比10一(yi)級的(de)加(jia)力式(shi)渦扇(shan)發動(dong)(dong)機,它采用了普(pu)(pu)惠公(gong)司(si)多(duo)年的(de)經(jing)驗(yan)和新研究(jiu)的(de)技術,在結(jie)構和性(xing)(xing)能上代(dai)表了當前最先進的(de)戰斗機發動(dong)(dong)機的(de)水平。去年底,普(pu)(pu)惠公(gong)司(si)為F-22試飛交付了第一(yi)臺生產型(xing)(xing)F119發動(dong)(dong)機,這標志著F119的(de)工(gong)程研制工(gong)作即(ji)將完成(cheng)。普(pu)(pu)惠公(gong)司(si)開始(shi)進行(xing)生產型(xing)(xing)F119的(de)耐久(jiu)性(xing)(xing)試驗(yan)的(de)最后(hou)階段。該(gai)發動(dong)(dong)機在結(jie)構和性(xing)(xing)能上較前一(yi)代(dai)戰斗機發動(dong)(dong)機F100有很(hen)大提高,而可靠性(xing)(xing)、耐久(jiu)性(xing)(xing)和維修性(xing)(xing)也較前一(yi)代(dai)向前邁進了一(yi)大步。