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讲武谈兵|美国“发动机大战”的可靠性PK,带来哪些启示?

时间:2016-05-05 15:22来源:互联网 作者:鲁滨逊旅游网 点击:
从美国的经验来看,提高航空发动机的第一步是引入高水平的竞争。其次,航空发动机的研制周期长、风险高,国内用户需要给国产航空发动机必要的成熟期。
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通用电气的 F110 发动机。

F110-GE-400 发动机的改动之处。
一家独大到两强分庭抗礼

F100-PW-220是普惠公司痛定思痛之后拿出的诚意之作,其采用了部分重新设计,同时采用了大量提高可靠性的新技术,完成了空前的4000个循环的加速任务试验(等于平时使用9年)。最终考虑到后勤保障的通用性和连续性,美国空军依然大批量采购F100-PW-220及其后续发展型号。
F100-PW-100 的尾喷管。
1981年3月,美国空军F-16战机换装GE的F110发动机首飞成功。4个月后,美国海军F-14战机也加入到“换心”行列,换装后的F-14的飞行性能与装备TF30时相比有了质的提升。与F100相比,F110不仅更可靠,主要技术性能有大幅提高。心中有底的美国空军和海军在1983年1月联合与GE公司签订研发合同。美国空军向普惠公司和GE公司发出正式合作建议征询书,对新一代发动机的可靠性做出了具体而严格的要求。1984年2月,美国空军决定,按照一定的比例同时采购普惠公司的F100-PW-220和GE公司的F110-GE-100。
就在普惠公司被F100和F401发动机搞得焦头烂额的时候,GE公司另辟蹊径拿下了B-1A战略轰炸机发动机的订单。GE公司以代号GE9的核心机为基础,为B-1A研发了该公司第一种加力涡扇发动机——F101。由于美国空军对B-1A的研发进度并不像F-15那么急迫,因此GE公司有充分的时间来走完空军在1969年制定的发动机结构完整性大纲。截至1977年卡特总统终止B-1A研发计划时,GE已生产了46台F101的样机,共完成超过12000小时的试验小时数,包括400小时的空中试飞。B-1A虽然下马,但F101-GE-100还是利用这个现成的空中实验平台完成了1895小时的飞行试验。F101-GE-100的出现堪称GE公司具有里程碑意义的事件。以F101为起点,衍生出为B-1B配套研制的F101-GE-102和为B-2A配套研制的F118。F101的核心机部分后续成就了当今最为著名的两大喷气式发动机家族——CFM56和F110。
F100-PW-100 是世界上最早投入使用的推重比 8 一级小涵道比加力式涡扇发动机。

上世纪70年代,围绕第三代战斗机的动力装置,普惠(普拉特尼惠特尼)公司和GE(通用电气)公司展开了“第一次发动机大战”。之后,这两大巨头又在第四代战斗机动力装置的采购上爆发了第二次“发动机大战”。由于第五代战斗机和第二代隐身战略轰炸机已被美国军方列入发展规划,毫无疑问,未来还会看到两家公司的“第三次发动机大战”。
对中国航空发动机工业的启示

正在进行 F101DEF 发动机测试的 F-14B 原型机,注意尾喷口。
涡扇发动机的典型结构图。

F100-PW-220 发动机的主要改进措施。
反观国产“太行”发动机,从2005年12月设计定型到目前为止已经10年有余,实际装备部队的数量仍然很有限,这一点并不利于发动机的尽快成熟和可靠性提高。虽然一型发动机通过设计定型意味着其达到了指标考核要求,但是很多问题还是要批量生产服役并且经过长时间、高强度使用后才能发现。

还是以F100-PW-200/220为例,直到其大批量服役的1999年发生一起F-16坠毁事故后,美军对装备改型发动机的战斗机全面停飞检查才发现其压气机某一级静子叶片出现裂纹。美国空军耗资2600万美元将所有F100-PW-200/220压气机的这一级静子叶片进行更换,避免了更多类似事故的发生。这对于当今中国航空发动机工业及其用户来说,应该有所启示。
F110-GE-100 的尾喷管。

二代机时代,GE公司的J79和J85两大系列涡喷发动机占据绝对统治地位,成为美国空/海军战斗机的核心动力装置。尤其是J79系列所创造的辉煌迄今“后无来者”。但光环背后,GE过分沉迷于J79的后续发展,未能将研发重心及时转到更为先进的加力涡扇发动机。因此,当美国军方为TF-X项目选择第一代军用涡扇发动机时,GE公司匆匆推出的MF295不敌普惠在美国海军资助下研发的TF30,在第四代战斗机动力装置的竞争中失去先机。尽管TF30在装备F-111之后问题不断,但占据先机的普惠并乘胜追击,在F-15和 F-14的动力装置竞争中再次击败GE公司。

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