第172章 研制新的发动机 (第3/3页)

一会才回过神来继续问道：“核心机改造完了以后，发动机的结构设计上你也采用F-100的方案吗？”

    “不，不采用F-100的结构设计，采用F-110的结构。”保罗.威尔森说道。

    PW的所有型号的发动机在高压转子的设计上一贯采用的是1-1-0支承方式，即高压压气机前为滚珠轴承，后支点设在高压涡轮前，也就是说F-100的高压涡轮是悬臂支承的，该轴承的负荷是通过燃烧室机匣传出。这种设计不仅使发动机承力框架数多，而且高压涡轮由于要装轴承使轴径小、且涡轮盘是悬臂支承的，给转子动力学设计带来困难。

    GE公司的发动机(军用的有F101，F110、F404，民用的有CFM56)中，高压转子则采用了1-0-1支承方式，即转子的后支点设在高压涡轮后，且采用了中介轴承，即该轴承的外环固定于高压转子上，内环固定于低压转子上。这种布局不仅可减少承力框架，而且高压涡轮轴轴径可做得很大，增加了转子刚性，它的缺点是中介轴承的润滑与封严较为复杂些。

    1-0-1支承方式经过多年的实践，被证明是涡扇发动机最优的设计方案，后来PW也一改以前的设计方案，也采用1-0-1支承方式，像F-119、F135，以及后来的PW-8000也是这种设计方案，可以说F-100在总体性能上始终要比F-110要差那么一点，就是因为他的1-1-0支承方式在一定程度上被拖了后腿。

    值得一提是，原先PW的发动机采用的都是双级高压涡轮设计，但GE始终不渝的坚持单级高压涡轮方案。

    双极高压涡轮设计方案有点是，每级涡轮的负荷小，涡轮效率要大些，但带来零件多，重量大的缺点。而单级高压涡轮虽然涡轮效率稍低，但收到了使发动机的结构简单，零件教少，重量轻等好处。后来在F-119的设计中，普惠公司也一改以往的做法，采用了单级高压涡轮的设计，从而提高了发动机的推重比。

    保罗.威尔森很快就画了一张设计草图，跟李怡炫预想的一样，发动机采用的是1-0-1支承方式，但燃烧室没有采用F-110的方案。原F-110的燃烧室采用的是HastelloyX合金经机加工而成的短环形燃烧室。燃油经20个双锥喷嘴和20个小涡流杯喷出并雾化，实现无烟燃烧。

    而保罗.威尔森的燃烧室设计方案采用的是F-100方案，即全环形分级单循环燃烧室(欧洲EJ-200的燃烧室），双层浮壁式火焰筒，外层为整体环形壳体，在壳体与燃气接触的壁面上铆焊有薄板，薄板与壳体间留有一定的缝隙，使冷却两者的空气由缝中流过。临界气膜冷却，并采用大直径的双路气动雾化燃油喷嘴，使用电容放电点火。

    这种火焰筒又称瓦块式火焰简，F-119包括它竞争发动机F-120也是采用的这种火焰筒，该火焰筒最大的优点是能有效改善火焰筒的工作条件，不仅可提高火焰筒的寿命，与燃气接触的瓦片烧坏后还可更换，而且还可使排气污染物减少。

    而的双路气动雾化燃油喷嘴，是气动式喷嘴的一种，它最大的优点是能改善燃油雾化质量提高燃烧完全度，减少排污，同时还能消除一般离心式喷嘴易生积炭的问题。

    加力燃烧室是不变，依然采用F-110的躲根径向火焰稳定器结构，也就是让回旋式混合器使内的空气和外涵气流有效混合。内涵气流中90%的空气在燃油喷入外涵气流前燃烧完，使整个工作范围内温升平稳。这种加力燃烧室的优点是结构简单，加工工艺相对简单，火焰燃烧稳定可靠不容易熄灭，而且相对省油。

    这种加力燃烧室甚至比F-119的加力燃烧室都要好很多，唯一的缺点是该加力燃烧室的重量相对较大，很影响发动机的整体推重比。

    不过保罗.威尔森早就有此准备，他决定在材料上下工夫，F-110的加力燃烧室用的是IN625合金，而他准备采用高铌钛铝阻燃合金，内衬氮化硅基二氧化钍金属陶瓷，具有极强的耐高温和抗腐蚀能力，而且它的单位重量比铝合金轻了30%，结构强度高、钢性大、弹性强、加工性能也教好，缺点就是价格昂贵。

    李怡炫大概估算了一下，与IN625合金比起来，两者在成本上相差不大，但保罗.威尔森的方案在性价比上更具优势。

    发动机的喷口采用EJ-200的全程可调收敛-扩张式，喷口面积由液压作动筒和作动环控制，主、副喷管的调节板分三段铰接，在凸轮和滚柱上移动，以调节喷口面积，喷管外壳材料为焊接的钛合金。该喷口的最大优点是，能把发动机喷出的高温火焰气流，能最大程度的发挥出来，在一定程度上能间接提高发动机的推进效率。缺点就是对工艺要求很高，价格也较贵。

    除了西方发达国家，像俄罗斯和中国这样的发展中国家，一般不会采用这样的喷口，他们一般喜欢使用鱼鳞结构的气动喷射式收敛-扩张喷口，该喷口的优点是结构相对简单、容易加工、成本低廉；但缺点也很明显，喷口重量偏重，火焰的推进效率不高。比如AL-31和涡扇-10发动机就是这样的喷口。