火心2000
在世界航空工業(yè)領(lǐng)域,美國(guó)向來(lái)領(lǐng)跑,蘇/俄緊隨其后。而同處一極的歐洲諸雄因諸多原因則長(zhǎng)期不能與上述兩強(qiáng)抗衡。這點(diǎn)在戰(zhàn)斗機(jī)研制領(lǐng)域也是如此。不過(guò),憑借聯(lián)合之勢(shì),倒也精品頻出,例如“狂風(fēng)”“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)。向來(lái)特立獨(dú)行的法國(guó)長(zhǎng)期對(duì)自由獨(dú)立的堅(jiān)持,也建立起了世界級(jí)的完善的航空工業(yè)體系。早期憑借“幻影”系列戰(zhàn)斗機(jī)奠定了“高盧雄機(jī)”的世界地位,而后的“幻影”2000戰(zhàn)機(jī)也能在世界刮起三角翼傳奇,世紀(jì)之交的“陣風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)更是在航空工業(yè)界占據(jù)了一定的地位。
作為歐洲最為頂級(jí)的航空工業(yè)流派,法國(guó)一向特立獨(dú)行,頗具法蘭西風(fēng)采;其他西歐諸雄基本都是聯(lián)合作戰(zhàn)。這在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域也不例外。法國(guó)始終堅(jiān)持自己?jiǎn)胃?,研發(fā)了阿塔系列、M53、M88系列發(fā)動(dòng)機(jī);而另外諸雄在聯(lián)合研制“狂風(fēng)”“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)之時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)也采取了聯(lián)合研制方法,研制了RB199、EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)?;ㄩ_(kāi)兩朵,各表一枝,現(xiàn)在我們來(lái)看看歐洲聯(lián)合研制的“風(fēng)之心”——RB199與EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)。
狂風(fēng)之心——RB199發(fā)動(dòng)機(jī)
問(wèn)世背景
作為“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng),RB199發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)之時(shí)便具有濃厚的羅羅公司特色以及冷戰(zhàn)氣息。在20世紀(jì)的60年代,當(dāng)時(shí)的兩大超級(jí)大國(guó)美蘇分別在歐洲陳兵百萬(wàn),依靠大規(guī)模部署的核武器在歐洲形成了“恐怖的平衡”。作為終極武器,各國(guó)都不敢輕言動(dòng)用核武器,所以常規(guī)武器又重新成為各國(guó)軍事決策單位重點(diǎn)研究的作戰(zhàn)方法。戰(zhàn)略上的改變使歐洲各國(guó)的空軍部隊(duì)迫切需要改進(jìn)現(xiàn)役裝備水平。尤其是對(duì)具備縱深打擊的能力的高性能戰(zhàn)術(shù)攻擊機(jī)的需要最為迫切。而歐洲經(jīng)過(guò)二戰(zhàn)后十幾年的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)上的恢復(fù)和技術(shù)的發(fā)展,以及與蘇聯(lián)的激烈對(duì)峙的冷戰(zhàn)需要,讓西歐國(guó)家的軍隊(duì)需要在美國(guó)之外發(fā)展自己的空中打擊力量。
在這樣的冷戰(zhàn)大背景下,西歐諸國(guó)雖想升級(jí)現(xiàn)役的輕型轟炸機(jī)和戰(zhàn)斗轟炸機(jī),提高空軍作戰(zhàn)部隊(duì)的縱深打擊能力,但考慮到各個(gè)國(guó)家均無(wú)與當(dāng)時(shí)美蘇兩大豪強(qiáng)抗衡的實(shí)力,所以在1968年7月17日,當(dāng)時(shí)的英國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)(1990年聯(lián)邦德國(guó)與民主德國(guó)統(tǒng)一,為方便起見(jiàn)以下均簡(jiǎn)稱德國(guó))、意大利、加拿大、荷蘭、比利時(shí)6國(guó)聯(lián)合研發(fā)多用途戰(zhàn)斗機(jī)(MRCA)。
不過(guò),因在作戰(zhàn)需求以及技術(shù)分工上存在巨大分歧,加拿大、荷蘭和比利時(shí)陸續(xù)退出MRCA的發(fā)展計(jì)劃。剩余的德國(guó)、英國(guó)、意大利3國(guó)仍全力推進(jìn)該計(jì)劃。經(jīng)過(guò)協(xié)商,在1969年3月26日,確定了英航宇、德國(guó)宇航和意大利的阿萊尼亞飛機(jī)公司共同組成了帕納維亞飛機(jī)公司,用以專門(mén)進(jìn)行MRCA的發(fā)展工作,并且在3國(guó)政府之間組成了多用途戰(zhàn)斗機(jī)的研制和生產(chǎn)管理組織(NAMMO)。按照事先規(guī)定,合作三方在MRCA項(xiàng)目中的任務(wù)分配為:英航宇和德國(guó)宇航各占42.5%,意大利的阿萊尼亞飛機(jī)公司負(fù)責(zé)剩余的15%。不久后的1969年5月初,新組建的帕納維亞公司便對(duì)MRAC項(xiàng)目展開(kāi)了初始方案論證,其成果便是后來(lái)的“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)。至此,后來(lái)在航空工業(yè)史上占據(jù)重要位置的“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)正式拉開(kāi)了研發(fā)大幕。
在帕納維亞飛機(jī)公司成立之時(shí),為了研制MRCA項(xiàng)目的動(dòng)力系統(tǒng)RB199發(fā)動(dòng)機(jī),3國(guó)共同協(xié)商組成了渦輪聯(lián)合公司(Turbo-Union Ltd)統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)RB199發(fā)動(dòng)機(jī)的研制和生產(chǎn)計(jì)劃。該公司由英國(guó)的羅羅公司、德國(guó)的慕尼黑MTU公司和意大利的菲亞特公司按照英國(guó)的法律成立。3國(guó)公司股份分別占總額的40%、40%和20%,3國(guó)承擔(dān)的研制費(fèi)用分別為42.5%、42.5%和15%,其總部設(shè)在英國(guó)的布里斯托爾。
RB199發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)周期比較長(zhǎng),前后差不多花了15年時(shí)間。渦輪聯(lián)合公司雖于1969年正式開(kāi)始研發(fā)RB199發(fā)動(dòng)機(jī),但作為最核心的核心機(jī)研發(fā)早已由英國(guó)的羅羅公司于1965年便開(kāi)始了。作為業(yè)界“大咖”,羅羅公司也是渦輪聯(lián)合公司的“執(zhí)牛耳者”,其技術(shù)基礎(chǔ)是決定RB199先進(jìn)與否的先決條件。而羅羅公司并未辜負(fù)大家期望,在RB199項(xiàng)目中使出渾身解數(shù),運(yùn)用其獨(dú)門(mén)絕技——三轉(zhuǎn)子技術(shù),和另外兩國(guó)傾力打造出RB199這個(gè)高推重比三轉(zhuǎn)子加力渦扇軍用發(fā)動(dòng)機(jī)。
在三國(guó)正式聯(lián)手之前的1965年,羅羅公司便利用自身的三轉(zhuǎn)子技術(shù)提出了RB199的設(shè)計(jì)方案,經(jīng)過(guò)幾年的研發(fā),基本突破了技術(shù)障礙。這也是RB199最終核心機(jī)的技術(shù)。1969年,RB199發(fā)動(dòng)機(jī)由渦輪聯(lián)合公司正式著手設(shè)計(jì)。1971年9月第一臺(tái)RB199進(jìn)行首次試驗(yàn),隨之,渦輪聯(lián)合公司前后制造了多達(dá)67臺(tái)試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)投入到各種試驗(yàn)中;1973年4月飛行試驗(yàn)臺(tái)上首次飛行;1978年11月通過(guò)150小時(shí)定型持久試車,到1980年5月發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)達(dá)到了30000小時(shí),其中7000飛行小時(shí);1979年正式開(kāi)始批量生產(chǎn);1980年秋,正式開(kāi)始服役。
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各國(guó)分工
作為渦輪聯(lián)合公司的三大創(chuàng)始國(guó),羅羅公司是其核心,這在其承擔(dān)的研發(fā)工作分工中便可看出。
羅羅公司負(fù)責(zé)低壓壓氣機(jī)、燃燒室及機(jī)匣、高壓渦輪及機(jī)匣、加力燃燒室及主燃燒室和加力燃燒室的燃油系統(tǒng);
MTU公司負(fù)責(zé)中壓和高壓壓氣機(jī)、中壓渦輪及軸、中介機(jī)匣及齒輪箱、外涵道,反推力裝置及其調(diào)節(jié)系統(tǒng);
菲亞特公司負(fù)責(zé)低壓渦輪及軸、排氣擴(kuò)壓器、噴管及可調(diào)噴口,轉(zhuǎn)子后軸承。
帕納維亞飛機(jī)公司在研制“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)之時(shí),充分考慮到當(dāng)時(shí)的東西方冷戰(zhàn)這一大背景。在20世紀(jì)60年代前后,以蘇聯(lián)為首的華約組織國(guó)力蒸蒸日上,特別是蘇聯(lián)快速發(fā)展的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈部隊(duì)以及前線戰(zhàn)術(shù)空軍,在戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)初期足以在最短時(shí)間里向西歐諸國(guó)發(fā)動(dòng)毀滅性打擊。特別是那些戰(zhàn)區(qū)范圍內(nèi)的軍用機(jī)場(chǎng)更是紅色帝國(guó)重點(diǎn)“招待”的對(duì)象。而以當(dāng)時(shí)西方的航空工業(yè)水平根本不能提供合適的垂直起降戰(zhàn)機(jī)(其后的“鷂”式戰(zhàn)機(jī)僅僅是解決了部分戰(zhàn)術(shù)需求)。這一技術(shù)難點(diǎn),直到21世紀(jì)初期美國(guó)的F-35戰(zhàn)機(jī)的問(wèn)世才稍微解決。那么,保證戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)具備可靠的短距起降能力則是冷戰(zhàn)對(duì)抗雙方共同的觀點(diǎn)。因此,RB199采用了反推力設(shè)計(jì)。
“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)在設(shè)計(jì)之初,就在3國(guó)的作戰(zhàn)系統(tǒng)中占據(jù)極為重要的作用,特別是用來(lái)對(duì)華約戰(zhàn)役縱深的戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)進(jìn)行打擊,更是“狂風(fēng)”的主要作戰(zhàn)使命之一。而當(dāng)時(shí)的華約國(guó)家經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已遍布密集而先進(jìn)的防空系統(tǒng),特別是由大量防空導(dǎo)彈構(gòu)成了現(xiàn)代化防空武器系統(tǒng)更是堪稱世界之最。在如此級(jí)別的防空系統(tǒng)面前,以往那種高空高速突防的戰(zhàn)役打擊戰(zhàn)術(shù),簡(jiǎn)直就是“送死”。這些地面防空系統(tǒng)和傳感器技術(shù)的發(fā)展使攻擊機(jī)只能采用低空高速突防的作戰(zhàn)方式。因此,“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)作為一種需要適應(yīng)20世紀(jì)80年代中后期戰(zhàn)場(chǎng)形態(tài)的先進(jìn)對(duì)地攻擊機(jī),也必須具備足夠的低空高速突防能力,才能在戰(zhàn)場(chǎng)上具備最起碼的生存能力。
作為英德意3國(guó)的主力戰(zhàn)機(jī),其作戰(zhàn)范圍基本覆蓋了整個(gè)歐洲。這么大的作戰(zhàn)范圍需要長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)穩(wěn)定的巡航能力,動(dòng)力系統(tǒng)在規(guī)避防空系統(tǒng)打擊和戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行大載荷機(jī)動(dòng)時(shí)要保持較大的剩余動(dòng)力。
基于上述“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)的作戰(zhàn)任務(wù),RB199發(fā)動(dòng)機(jī)是一款能夠在遠(yuǎn)程巡航情況下保持低油耗,能在短距起飛、作戰(zhàn)、機(jī)動(dòng)和超聲速加速時(shí)提供100%全加力的三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī);并采用高增壓比、高渦輪進(jìn)口溫度和高加力溫度的熱力循環(huán)參數(shù),能滿足飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)快速響應(yīng)的要求;同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)有較大的喘振余度和進(jìn)氣道氣流畸變?nèi)菹蕖?/p>
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,RB199采用了羅羅公司獨(dú)特的三轉(zhuǎn)子技術(shù)。這種結(jié)構(gòu)不僅可以滿足飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)快速響應(yīng)的要求,有利于降低耗油率,而且發(fā)動(dòng)機(jī)有較大的喘振余度和進(jìn)氣道畸變?nèi)菹蕖W鳛槿D(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī),RB199將整個(gè)壓氣機(jī)分成高、中、低壓三個(gè)轉(zhuǎn)子,并且由具有不同轉(zhuǎn)速變化規(guī)律的高、中、低壓渦輪帶動(dòng),使壓氣機(jī)氣流攻角變化程度減小,有利于防止壓氣機(jī)進(jìn)入喘振,增大發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作范圍。三個(gè)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與眾不同,高壓轉(zhuǎn)子與另外兩個(gè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反,這可以使陀螺力矩減小。不過(guò),三轉(zhuǎn)子布局結(jié)構(gòu)復(fù)雜,轉(zhuǎn)子支承不易安排。
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從RB199之后,三轉(zhuǎn)子就成為羅羅公司的招牌技術(shù),其后讓羅羅公司破產(chǎn)也讓羅羅公司重回輝煌的RB211發(fā)動(dòng)機(jī)也采用這個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。三轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的耗油率較雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)有著明顯的降低,喘振余度也明顯高于雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。不過(guò),有利就有弊。三轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相比雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,對(duì)制造工藝提出了更高要求,同時(shí)增加了重量。
由于RB199上的三轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)子葉片短且堅(jiān)固,葉片間距小,在其高達(dá)520萬(wàn)飛行小時(shí)的服役生涯中和在低空飛行狀態(tài)試驗(yàn)中,經(jīng)受住了諸多類似吞鳥(niǎo)和抗外物損傷(FOD)的考驗(yàn),證明三轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)的可靠性。
正是由于采用三轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì),RB199發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,重量超標(biāo)。其沒(méi)有采用導(dǎo)流葉片,風(fēng)扇壓比低。因中壓壓氣機(jī)可以進(jìn)一步加壓,風(fēng)扇壓比稍低也可以承受。壓氣機(jī)總數(shù)為12級(jí),相比同時(shí)期的美國(guó)F404發(fā)動(dòng)機(jī)、蘇聯(lián)的RD33發(fā)動(dòng)機(jī)較多。為了降低重量,RB199采用了大量鈦合金以及諸多先進(jìn)復(fù)合材料。根據(jù)公開(kāi)資料顯示,RB199采用了1.08的涵道比。這在戰(zhàn)斗機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)該是最高的。這也是RB199高推重比的重要原因之一。不過(guò),RB199發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比雖然如此之高,但其整體直徑還沒(méi)有美國(guó)的F404大。這是因?yàn)镽B199采用了低流量的核心機(jī)(從涵道比推算,RB199的實(shí)際核心機(jī)流量大約是35千克/秒,而F404發(fā)動(dòng)機(jī)可以達(dá)到49千克/秒)。2003年,德國(guó)的MTU公司針對(duì)這一情況,為RB199提供了優(yōu)化高壓壓氣機(jī),新壓氣機(jī)氣流流量增加12%,使發(fā)動(dòng)機(jī)的推力更大,渦輪前燃?xì)鉁囟雀?。新的高壓壓氣機(jī)還具有更長(zhǎng)的壽命,更低的全壽命周期成本,同時(shí)滿足標(biāo)準(zhǔn)的維修周期。
RB199發(fā)動(dòng)機(jī)的加力燃燒室的混合器與火焰穩(wěn)定器合二為一,內(nèi)外涵分別噴油和組織燃燒,這樣設(shè)計(jì)可以進(jìn)行無(wú)極調(diào)節(jié),因此這種加力燃燒室很短。噴油和火焰?zhèn)鞑ナ窃陔x渦輪很近處進(jìn)行的,所以對(duì)縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的全長(zhǎng)有著決定性的影響。
RB199發(fā)動(dòng)機(jī)由16個(gè)單元體組成。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程,縮短維修時(shí)間,從而降低了生產(chǎn)和維修費(fèi)用。
結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)(RB199 MK.101)
進(jìn)氣道:二元水平雙尖劈外壓式進(jìn)氣道,采用數(shù)字式電子控制。
風(fēng)扇:3級(jí)軸流式風(fēng)扇(即低壓壓氣機(jī))。為了減輕重量,葉片、盤(pán)、外涵道材料均為鈦合金制造。3個(gè)轉(zhuǎn)子盤(pán)焊接在一起,由2級(jí)低壓渦輪驅(qū)動(dòng)。風(fēng)扇葉片帶阻尼凸肩。轉(zhuǎn)子葉片以燕尾形榫頭固定。靜子葉片3片為一組鑄成一體,之后,把成組的葉片用電子束焊接構(gòu)成靜子環(huán),再用螺栓將靜子環(huán)與壓圈結(jié)合成低壓機(jī)匣。風(fēng)扇增壓比為2.5。
高壓壓氣機(jī):采用6級(jí)軸流式,壓比為5.0,平均級(jí)壓比為1.3。其第1、2級(jí)葉片和盤(pán)材料為鈦合金,第3級(jí)采用高溫合金鋼盤(pán)和鎳鉻合金葉片,第4、5、6級(jí)葉片和盤(pán)采用了鎳基合金。
中壓壓氣機(jī):采用3級(jí)軸流式,由鈦合金制造。為了擴(kuò)大喘振余度,中壓壓氣機(jī)后有自動(dòng)放氣活門(mén),必要時(shí)向外涵放氣。中介機(jī)匣和壓氣機(jī)材料為鈦合金。轉(zhuǎn)子為焊接整體結(jié)構(gòu),鋼制中壓軸。
燃燒室:短環(huán)形,電子束焊成的整體環(huán)形件。火焰筒由鎳基合金鍛造,采用了13個(gè)雙頭的燃油霧化噴嘴,顯著減少了煙氣排放;“T”形蒸發(fā)管燃油噴嘴,突擴(kuò)式擴(kuò)壓器。燃燒室總長(zhǎng)250毫米,火焰筒長(zhǎng)200毫米。
加力燃燒室:完全可調(diào)整體式,內(nèi)外涵氣流同時(shí)燃燒,無(wú)混合段,指縫槽式加力燃燒室。核心氣流內(nèi)是兩圈“V”形火焰穩(wěn)定器,逆流噴油。外涵氣流設(shè)倒置“漏斗”式穩(wěn)定器和徑向傳焰器。加力燃燒室溫度1627℃,加力比1.70。
高壓渦輪:1級(jí)軸流式。轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)向器葉片空氣冷卻。單晶轉(zhuǎn)子葉片帶冠。
中壓渦輪:1級(jí)軸流式。轉(zhuǎn)子葉片為空氣冷卻單晶葉片。葉片從第3級(jí)高壓壓氣機(jī)引氣進(jìn)行冷卻。
低壓渦輪:2級(jí)軸流式。2級(jí)葉片均帶冠不冷卻,1級(jí)導(dǎo)向器葉片空氣冷卻。為了減輕重量,2級(jí)葉片仍為空心,渦輪葉片均帶冠。精鑄的鎳基合金葉片以縱樹(shù)形榫頭與盤(pán)連接。
尾噴管:簡(jiǎn)單收斂型,無(wú)極調(diào)節(jié),主副調(diào)節(jié)片各14塊。收斂噴管由帶4個(gè)千斤頂螺絲的側(cè)板操縱,并由用高壓壓氣機(jī)第4級(jí)高壓空氣的馬達(dá)通過(guò)靈活的傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)。采用兩塊蛤殼形整體式反推力裝置,進(jìn)行減速。
控制系統(tǒng):采用雙重控制系統(tǒng),分為微型雙通道全功能電子控制系統(tǒng)和液壓機(jī)械調(diào)節(jié)系統(tǒng),包括主燃燒室、燃油系統(tǒng)和尾噴口作動(dòng)系統(tǒng)。其信號(hào)來(lái)自飛行員的油門(mén)桿和每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的傳感器。
燃油系統(tǒng):液壓機(jī)械式主燃油調(diào)節(jié)器和燃油泵都是有盧卡斯公司和皮爾堡公司共同研發(fā)的,后者進(jìn)行批量生產(chǎn)。最大供油量10000升/時(shí)。
滑油系統(tǒng):擠壓油膜阻尼主軸承,裝在3個(gè)軸承機(jī)匣內(nèi),每個(gè)用壓力滑油供油。通過(guò)向油管回油,回油路有油濾和測(cè)探測(cè)器插頭。
點(diǎn)火系統(tǒng):主燃燒室用高能點(diǎn)火電嘴點(diǎn)火,加力燃燒室用值班火焰點(diǎn)火。
支承系統(tǒng):高壓轉(zhuǎn)子為2支點(diǎn),中壓轉(zhuǎn)子為2支點(diǎn),低壓轉(zhuǎn)子為3支點(diǎn),共7個(gè)支點(diǎn)。支點(diǎn)集中在3個(gè)軸承機(jī)匣中,低壓轉(zhuǎn)子的3級(jí)風(fēng)扇采用懸臂支承。渦輪軸承機(jī)匣只有一個(gè)位于中壓渦輪后。高壓渦輪后軸承設(shè)計(jì)為中介滾棒軸承,支持在中壓渦輪軸內(nèi)。
附件:附件齒輪箱安裝在中介機(jī)匣下方,齒輪箱帶動(dòng)主加力燃燒室燃油系統(tǒng)、油箱和泵的液壓驅(qū)動(dòng)部分,同時(shí)輸出軸帶動(dòng)飛機(jī)齒輪箱。
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發(fā)動(dòng)機(jī)反推力技術(shù)
作為高速飛行的飛行器,在著落時(shí)減速越快,著陸性能就越好。但作為現(xiàn)代軍民用飛機(jī)采用的機(jī)輪剎車、減速傘和阻力板的減速效果,由于受機(jī)體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和跑道摩擦力等影響,對(duì)于飛機(jī)降落時(shí)的高速度,減速效果不是很明顯,著陸接地速度仍偏大。跑道面上存在冰雪和潮濕都會(huì)大幅度增加滑跑距離。這讓設(shè)計(jì)師在考慮上述反推力(以下簡(jiǎn)稱反推)手段時(shí)也研究了飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)的減速效應(yīng)。經(jīng)過(guò)多年的研究,取得了諸多富有成效的成果?,F(xiàn)代大型軍民用飛機(jī),以及部分軍用戰(zhàn)斗飛機(jī),為了應(yīng)對(duì)不同的場(chǎng)地條件及保證著陸安全,普遍采用帶反推裝置的動(dòng)力系統(tǒng),以便需要時(shí)提供靈活可靠的減速作用。這被稱為動(dòng)力減速。
動(dòng)力減速的優(yōu)點(diǎn):
一、不用考慮飛機(jī)氣動(dòng)條件,與起落裝置設(shè)計(jì)和布局并無(wú)太大關(guān)系;
二、方便機(jī)場(chǎng)調(diào)度。采用動(dòng)力減速飛機(jī),可以利用兩翼發(fā)動(dòng)機(jī)正/反推力的動(dòng)力差異,不需要借助牽引車輛,就可以實(shí)現(xiàn)極小半徑的轉(zhuǎn)向。特別是大型飛機(jī),其轉(zhuǎn)向半徑和跑道寬度的矛盾可以利用動(dòng)力正/反推解決。
三、不受跑道的條件限制。如果跑道有冰雪或潮濕,會(huì)對(duì)機(jī)輪剎車造成影響。發(fā)動(dòng)機(jī)反推減速主要依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的推力功率。反推系統(tǒng)的減速效果明顯,超過(guò)氣動(dòng)和摩擦減速,適于應(yīng)對(duì)迫降時(shí)迅速減速、中斷起飛或氣候突變?cè)斐傻奶厥馇闆r。
四、維護(hù)簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)的機(jī)輪剎車和尾鉤,在飛機(jī)接觸地面后才能發(fā)揮效果,減速傘在使用后,必須維護(hù)和更換。同時(shí),使用后必須對(duì)機(jī)輪剎車、減速傘、尾鉤等設(shè)備進(jìn)行必要的檢查維護(hù)。而動(dòng)力減速是動(dòng)力系統(tǒng)自帶功能,使用時(shí)直接打開(kāi)即可,可無(wú)數(shù)次重復(fù)使用,且在跑道上使用,也沒(méi)有位置和速度限制。
動(dòng)力減速的缺點(diǎn):
一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,重量大,成本高
動(dòng)力反推裝置是發(fā)動(dòng)機(jī)本身之外的附加設(shè)備,且需長(zhǎng)時(shí)間處于高溫工作環(huán)境中,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造困難。安裝反推裝置后的RB199發(fā)動(dòng)機(jī)的重量達(dá)到1噸。著陸時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度較高,反推使用時(shí)的偏轉(zhuǎn)燃?xì)庵苯記_擊機(jī)身發(fā)動(dòng)機(jī)段,使用幾次后就會(huì)在后機(jī)身垂尾位置形成燒蝕色。
二、在實(shí)際使用中存在諸多問(wèn)題。
反推裝置工作時(shí),雖不會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪段的正常工作,但反推排氣經(jīng)偏轉(zhuǎn)后會(huì)靠近發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口前端,易導(dǎo)致進(jìn)氣口氣流畸變,使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力變化、噪聲和喘振,必須在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行考慮。反推在地面啟動(dòng)時(shí),偏轉(zhuǎn)后的發(fā)動(dòng)機(jī)高速噴流沖擊到地面,易造成砂石等異物飛濺,打擊機(jī)身結(jié)構(gòu)或吸入發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí),靠近機(jī)體的發(fā)動(dòng)機(jī)反推裝置工作時(shí),偏轉(zhuǎn)的氣流會(huì)沖擊到機(jī)身結(jié)構(gòu),容易產(chǎn)生壓力疲勞、燒蝕和氣動(dòng)控制效率降低的負(fù)面作用。
動(dòng)力反推的種類
擾流板反推:該技術(shù)最早應(yīng)用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的反推裝置。該技術(shù)是在發(fā)動(dòng)機(jī)后端外側(cè)安裝有獨(dú)立的擾流板(大都采用兩塊對(duì)置),反推啟動(dòng)后采用旋轉(zhuǎn)拉桿將擾流板放出,兩側(cè)擾流板在噴口后方形成封閉遮擋,使噴氣流轉(zhuǎn)向形成反向推力。
擾流板反推的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,與常規(guī)的減速板沒(méi)有什么大的區(qū)別,制造、安裝和維護(hù)的要求都不高。主要用于渦噴和小涵道比渦扇動(dòng)力系統(tǒng),現(xiàn)有帶反推的軍用戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)也以該類技術(shù)為主。RB199動(dòng)力系統(tǒng)就是采用這種裝置。
格柵反推:此技術(shù)主要相對(duì)于擾流板反推技術(shù)。主要適應(yīng)于大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)。于20世紀(jì)60年代開(kāi)始普及。大涵道比的風(fēng)扇段的直徑較大,而發(fā)動(dòng)機(jī)本體的長(zhǎng)度相對(duì)較短。大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)如果采用擾流板反推,擾流板的重量將大幅度增加,發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼也沒(méi)有足夠的空間來(lái)容納擾流板。因此,大都采用拉伸式發(fā)動(dòng)機(jī)尾環(huán)和格柵發(fā)推裝置。
鱷魚(yú)口反推:該技術(shù)在20世紀(jì)90年代開(kāi)始應(yīng)用于民用航空動(dòng)力。鱷魚(yú)口反推是在發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道后段環(huán)形設(shè)置多個(gè)矩形排氣門(mén),每個(gè)排氣門(mén)里都有對(duì)開(kāi)的兩個(gè)擾流板。反推系統(tǒng)啟動(dòng)后,排氣門(mén)擾流板分別向內(nèi)和向外打開(kāi),涵道內(nèi)擾流板阻擋噴流,發(fā)動(dòng)機(jī)艙外側(cè)的擾流板則用以改變噴流方向。對(duì)開(kāi)的擾流板工作狀態(tài)類似鱷魚(yú)張開(kāi)的大嘴,因此被稱為鱷魚(yú)口反推。
機(jī)翼結(jié)構(gòu)反推:在發(fā)動(dòng)機(jī)噴口后的機(jī)翼段設(shè)置可折疊的阻力板,工作時(shí)打開(kāi)擋板遮擋發(fā)動(dòng)機(jī)噴流實(shí)現(xiàn)減速。機(jī)翼結(jié)構(gòu)反推與發(fā)動(dòng)機(jī)各自獨(dú)立,不存在發(fā)動(dòng)機(jī)反推的密封、結(jié)構(gòu)和重量問(wèn)題,技術(shù)難度也不大。機(jī)翼結(jié)構(gòu)反推類似于二戰(zhàn)時(shí)期俯沖轟炸機(jī)的減速板,現(xiàn)有研究方向大都將反推擾流板與飛機(jī)活動(dòng)增升翼面組合,用組合活動(dòng)面實(shí)現(xiàn)機(jī)翼變彎度、增升和動(dòng)力減速功能。
設(shè)計(jì)于冷戰(zhàn)白熱化時(shí)代的“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī),在設(shè)計(jì)上十分強(qiáng)調(diào)短距起降能力。因此,為“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)采用了獨(dú)立的擾流板反推裝置,機(jī)輪觸地后,自動(dòng)打開(kāi),并封閉排氣通道,發(fā)動(dòng)機(jī)全部推力都可以用作反推動(dòng)力,可以保證在370米的滑跑距離停機(jī)。
主要型號(hào)
RB199-01,供試飛用。為了保證研發(fā)進(jìn)度,且為了檢驗(yàn)原型機(jī)的設(shè)計(jì)成果,其不加力推力和加力推力均低于設(shè)計(jì)指標(biāo)預(yù)定值的11%和19%。
RB199-02,基于-01型改進(jìn)型號(hào),也稱為RB199-34R。設(shè)計(jì)人員在-01基礎(chǔ)上,擴(kuò)大低壓和中壓渦輪面積,增大氣流量,并重新設(shè)計(jì)了葉片。-02型于1974年1月首次運(yùn)轉(zhuǎn),同年12月獲得試飛許可證。1975年2月首次試飛。在試驗(yàn)中,-02型加力和不加力的渦輪前溫度都比原型低很多,使耗油率降低了5%。
RB199-03,是-02型的進(jìn)一步改進(jìn)型。其主要特點(diǎn)是加寬了風(fēng)扇葉片葉弦,改進(jìn)了加力燃燒室,增大加力推力?!翱耧L(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)在1977年進(jìn)行試驗(yàn)用的動(dòng)力系統(tǒng)就是這個(gè)型號(hào)。
RB199-04,又稱為RB199 MK.101型,也是首批RB199發(fā)動(dòng)機(jī)的批量生產(chǎn)型號(hào)。經(jīng)過(guò)-01、-02、-03三個(gè)型號(hào)的研發(fā),RB199已經(jīng)達(dá)到了預(yù)定的耗油率。此型號(hào)重點(diǎn)改進(jìn)壓氣機(jī)和渦輪的工作效率,于1977年2月首次運(yùn)轉(zhuǎn)。
RB199 MK.103,在MK.101基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,也是RB199的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào),主要是提高了低壓壓氣機(jī)的空氣流量。渦輪前燃?xì)鉁囟群途植繅毫d荷。如此措施下,推力增加了5%,耗油率降低了1%~2%,最大推力71.19千牛,帶反推力裝置,主要用于英國(guó)、德國(guó)、沙特的“狂風(fēng)”IDS(對(duì)地攻擊型)戰(zhàn)機(jī)。
2003年6月,用于英國(guó)皇家空軍的“狂風(fēng)”GR4戰(zhàn)機(jī)的142臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)完成了壽命中期大修,但因“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)逐步服役,“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)已失去了昔日榮光,因此,并未對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行升級(jí)。
RB199 MK.104,是英國(guó)國(guó)防部委托羅羅公司研制的試驗(yàn)樣機(jī),是在MK.103基礎(chǔ)上延長(zhǎng)了加力燃燒室長(zhǎng)度360毫米,并改變外部裝飾。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后,推力較MK.103型提升了10%,達(dá)到了73千牛,同時(shí)耗油率有了明顯的改善。主要用于“狂風(fēng)”ADV(防空截?fù)粜停?,特別是ADV F3型。服役國(guó)家有英國(guó)、意大利、沙特國(guó)家。
RB199 MK.104D,用于BAE系統(tǒng)公司的試驗(yàn)飛機(jī)項(xiàng)目的先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。
RB199 MK.104E,用于歐洲戰(zhàn)斗機(jī)(也就是后來(lái)的“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī))DA1和DA2的過(guò)渡動(dòng)力系統(tǒng)。
RB199 MK.105,在MK.103基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。重新設(shè)計(jì)了低壓壓氣機(jī)以增大空氣流量和提高增壓比。推力提高10%,最大推力達(dá)到了74.73千牛,全壽命周期費(fèi)用大幅降低,主要用作德國(guó)“狂風(fēng)”ECR(電子戰(zhàn)與偵察型)戰(zhàn)機(jī)。
RB199-122,該型號(hào)的推力級(jí)為72.97~74.75千牛,作為歐洲戰(zhàn)斗機(jī)的過(guò)渡動(dòng)力系統(tǒng)。它與MK.104D基本相同。
RB199 B,增推型發(fā)動(dòng)機(jī),推力級(jí)為80.06千牛。主要特點(diǎn)是:風(fēng)扇壓比增大,壓氣機(jī)采用了新材料,高壓渦輪采用單晶葉片,采用了刷式封嚴(yán)等。
不是結(jié)局的結(jié)局
“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)是以應(yīng)付與華約國(guó)家全面世界大戰(zhàn)而研發(fā)的攻擊機(jī),當(dāng)蘇聯(lián)解體,曾經(jīng)讓西方夜不能寐的壓力隨之消失,繼續(xù)維持“狂風(fēng)”的實(shí)際價(jià)值已經(jīng)無(wú)法抵消在經(jīng)濟(jì)上所承受的壓力?!翱耧L(fēng)”戰(zhàn)機(jī)面臨著被“臺(tái)風(fēng)”逐漸取代的命運(yùn)。
不過(guò),作為歐洲多國(guó)聯(lián)合研制高性能軍用戰(zhàn)機(jī)的發(fā)展過(guò)程,各個(gè)參與國(guó)通過(guò)協(xié)商和合作的方法解決了不同需求目標(biāo)所產(chǎn)生的分歧及在研發(fā)過(guò)程所取得成功經(jīng)驗(yàn),特別是在研制過(guò)程中有效的協(xié)調(diào)了不同國(guó)家對(duì)飛機(jī)的不同需求,都為以后歐洲聯(lián)合開(kāi)發(fā)的EFA項(xiàng)目提供了成功的管理體系和經(jīng)驗(yàn)。而正是這種體系和經(jīng)驗(yàn)在難度更高的臺(tái)風(fēng)項(xiàng)目中,即使遇到了諸如法國(guó)退出、德國(guó)反復(fù)這樣的波折之時(shí),成為支撐著EFA項(xiàng)目向前前進(jìn)的主要信心。而隨著更為強(qiáng)勁的“臺(tái)風(fēng)”襲來(lái),遲暮的“狂風(fēng)”已漸熄。即使如此,聯(lián)合研發(fā)的“狂風(fēng)之心”仍在航空工業(yè)史上留下了燦爛而美麗的“脈搏”。
臺(tái)風(fēng)之心——EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)(二級(jí))
問(wèn)世背景
RB199發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)世,讓西歐諸雄嘗到聯(lián)合作戰(zhàn)的甜頭,于是在其后EFA項(xiàng)目中,仍然抱團(tuán)作戰(zhàn),聯(lián)合研制了EFA項(xiàng)目的動(dòng)力系統(tǒng)——EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)。集歐洲四大強(qiáng)國(guó)之長(zhǎng)研發(fā)的“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī),代表著20世紀(jì)90年代歐洲航空工業(yè)的最高水平,其動(dòng)力系統(tǒng)EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)更是同類型號(hào)的佼佼者,整體性能水平已經(jīng)達(dá)到了第四代軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。
眾所周知,“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)項(xiàng)目來(lái)源于當(dāng)年的EFA(歐洲戰(zhàn)斗機(jī))項(xiàng)目,后來(lái)EFA雖然繼法國(guó)單干獨(dú)自研發(fā)陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī),而剩余4國(guó)(英國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙)繼續(xù)研發(fā)了“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)。1985年7月,英德意3國(guó)在意大利都靈簽署了后來(lái)史稱為“都靈協(xié)議”的合約,宣布正式啟動(dòng)了“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃。同時(shí),對(duì)戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)也提出了具體的性能指標(biāo):推力等級(jí)(全加力)90千牛,標(biāo)志著“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)入了正式的研發(fā)階段。隨后的1986年6月,4國(guó)的頂尖發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商(英國(guó)的羅羅公司、德國(guó)的MTU公司、意大利的菲亞特Aviog公司、西班牙的渦輪推進(jìn)工業(yè)公司ITP)根據(jù)此前他們的合作結(jié)晶——“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)合組成了一支跨國(guó)研發(fā)團(tuán)隊(duì),并創(chuàng)辦了歐洲噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合企業(yè)(EUROJET Engines GmbH,后改稱為歐洲噴氣渦輪公司,EUROJET Turbo GmbH)??偛吭O(shè)在德國(guó)慕尼黑。該公司的主要目的是“建立一個(gè)總體負(fù)責(zé)從發(fā)動(dòng)機(jī)研制、試驗(yàn)、生產(chǎn)到銷售,維護(hù)保障等工作的機(jī)構(gòu),統(tǒng)籌協(xié)調(diào)合同各方復(fù)雜的利益關(guān)系,解決研發(fā)過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題,保證項(xiàng)目按計(jì)劃順利實(shí)施”。不久,EUROJET與專門(mén)負(fù)責(zé)“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)而成立的“北約歐洲戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目管理局”(NETMA,1987年2月設(shè)立,總部也設(shè)在德國(guó)慕尼黑)簽訂合同,對(duì)管理局負(fù)責(zé),主要負(fù)責(zé)“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)的研發(fā)。
基于此前在“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目中的成功合作經(jīng)驗(yàn),特別是其動(dòng)力系統(tǒng)RB199的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),4國(guó)按照比例,承擔(dān)EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)中數(shù)個(gè)單元體的研發(fā)任務(wù)。為了更精細(xì)化,4國(guó)將發(fā)動(dòng)機(jī)劃分為精確完整的幾個(gè)部分,并分別交由各大公司單獨(dú)研制。這樣做法雖然是集各家之長(zhǎng),但也帶來(lái)了整合匹配的不利影響,主要是界面問(wèn)題。這也成為EJ200的是否成功的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。為此,4國(guó)決定在EJ200的研發(fā)中更注重各方面的協(xié)作合作,即規(guī)定部件不再由一個(gè)公司全部負(fù)責(zé),而是合作共同參與主要部件。其中,英國(guó)的羅羅公司憑借強(qiáng)大實(shí)力,在EJ200的研發(fā)中占據(jù)著主導(dǎo)地位。不僅承擔(dān)了最關(guān)鍵的燃燒室、渦輪單元,還參與了除附件之外的幾乎所有部件的研發(fā)工作。
先行者——XG-40驗(yàn)證機(jī)
EJ200雖是4國(guó)聯(lián)合研發(fā),但英國(guó)的羅羅公司才是真正的“男主角”。正是有了羅羅公司這樣的業(yè)界“大咖”的壓陣,EJ200的研發(fā)就顯得順風(fēng)順?biāo)?。其?shí),羅羅公司早在20世紀(jì)70年代末期就針對(duì)“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)的RB199發(fā)動(dòng)機(jī)提出了增推方案,要求新發(fā)動(dòng)機(jī)的性能較RB199 MK.101推力提高40%。后來(lái),羅羅公司與英國(guó)國(guó)防部于1982年簽署了一份合同,共同出資研發(fā),工程代號(hào)XG-40(其中“40”就是推力提高40%的意思)。羅羅公司的實(shí)力絕對(duì)令人仰望,僅幾年時(shí)間,XG-40就取得了諸多技術(shù)突破。隨即,羅羅公司將XG-40的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)取得的成果直接移植到EJ200上,于是有中等推力發(fā)動(dòng)機(jī)的NO.1之稱的“陣風(fēng)之心”就此誕生了。
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XG-40雖然是RB199的增推型號(hào),但XG-40一反羅羅公司傳統(tǒng),將結(jié)構(gòu)換為簡(jiǎn)單的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),而不是羅羅公司的獨(dú)門(mén)3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。RB199采用了3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),讓3個(gè)轉(zhuǎn)子接近各自最佳轉(zhuǎn)速運(yùn)行,十分顯著地提升了部件效率,尤其是壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)。但XG-40驗(yàn)證機(jī)則“回歸”“正?!钡碾p轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),兩級(jí)渦輪分別驅(qū)動(dòng)高壓壓氣機(jī)與風(fēng)扇轉(zhuǎn)子。羅羅公司之所以采用雙轉(zhuǎn)子而放棄自己的獨(dú)門(mén)絕技,是考慮到研究技術(shù)應(yīng)具有相當(dāng)高的技術(shù)水準(zhǔn),同時(shí)對(duì)軍方先進(jìn)的航空動(dòng)力需求保持一致。這樣的“反?!辈粌H縮短了研制周期,降低了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)也不喪失其先進(jìn)性。
1986年12月23日,首臺(tái)XG-40驗(yàn)證機(jī)進(jìn)行了臺(tái)架試車,1987年第一臺(tái)驗(yàn)證機(jī)納入研究計(jì)劃。截至1995年的最后一次實(shí)驗(yàn),XG-40驗(yàn)證機(jī)完成了200小時(shí)的整機(jī)試車,全工況條件下實(shí)驗(yàn)超過(guò)4000個(gè)循環(huán),工作強(qiáng)度比EJ200最大額定推力狀態(tài)下要高許多。正是由于有了XG-40驗(yàn)證機(jī)的各項(xiàng)工作進(jìn)度的順利推進(jìn),為隨后的EJ200的誕生奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
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XG-40驗(yàn)證機(jī)各部件的技術(shù)特征
一、風(fēng)扇
XG-40驗(yàn)證機(jī)采用的無(wú)進(jìn)口導(dǎo)流葉片的三級(jí)風(fēng)扇,葉身上不設(shè)置阻尼凸肩,設(shè)計(jì)總壓比3.9。在研究過(guò)程中,還設(shè)計(jì)了帶進(jìn)口導(dǎo)葉的風(fēng)扇部件,進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。不過(guò),在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)無(wú)導(dǎo)葉風(fēng)扇就具有良好的工作性能、很強(qiáng)的抗畸變、抗外物打擊能力,遂取消進(jìn)口導(dǎo)葉(風(fēng)扇為懸臂支撐),從而簡(jiǎn)化了單元結(jié)構(gòu),減少零部件數(shù)目。中介機(jī)匣采取鈦合金整體精密鑄造。
二、高壓壓氣機(jī)
采取5級(jí)軸流式設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)總壓比6.5;采取小展弦比轉(zhuǎn)子葉片,與同類部件相比具有級(jí)數(shù)少、級(jí)壓比高等特點(diǎn)。同時(shí)也注重壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作余度,它是在四級(jí)壓氣機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),增加一級(jí),可適當(dāng)降低級(jí)負(fù)荷水平,提高喘振余度,而增重的影響也在可承受范圍內(nèi),因此綜合權(quán)衡后采用了5級(jí)的設(shè)計(jì)方案。
三、主燃燒室
驗(yàn)證機(jī)采用短環(huán)形、高溫升燃燒室,設(shè)計(jì)中參照了RB199的研制經(jīng)驗(yàn),傾斜安裝火焰筒并帶突擴(kuò)式擴(kuò)壓器和蒸發(fā)管噴嘴,具有尺寸短、重量輕、無(wú)冒煙,穩(wěn)定燃燒范圍大、點(diǎn)火特性好等優(yōu)點(diǎn)。
四、渦輪單元
軸流式高、低壓渦輪各一級(jí),兩個(gè)轉(zhuǎn)子的運(yùn)行方向相反(對(duì)轉(zhuǎn)渦輪)。三維設(shè)計(jì)的工作葉片,低密度單晶鎳基高溫合金無(wú)余量精鑄,先進(jìn)、高效復(fù)合冷卻技術(shù)。
五、加力系統(tǒng)
采用徑向加力燃燒室的設(shè)計(jì)方案,驗(yàn)證了基準(zhǔn)鎳基材料制造的火焰穩(wěn)定器,也驗(yàn)證了復(fù)合材料等新材料性能。驗(yàn)證結(jié)果表明,加力系統(tǒng)工作穩(wěn)定、效率高,在高循環(huán)溫度下穩(wěn)定器不燒蝕,能較好抑制高頻嘯聲的產(chǎn)生。
此外,XG-40驗(yàn)證機(jī)在研發(fā)過(guò)程中,為了降低技術(shù)難度、縮短研發(fā)時(shí)間,大量借鑒RB199發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì),尾噴管、控制系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)等多采用傳統(tǒng)方案,只是在主要部件方面采取新技術(shù)。
研發(fā)過(guò)程
正是有了成熟的XG-40驗(yàn)證機(jī)的這一雄厚而先進(jìn)的基礎(chǔ),EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)前景一片光明。因此,1988年11月23日,NETMA和EUROJET正式簽署了EJ200的研制合同,也標(biāo)志著EJ200研發(fā)正式進(jìn)入了快車道。作為又一次的國(guó)際合作大型項(xiàng)目,歐洲諸國(guó)因有“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)的成功合作經(jīng)驗(yàn),對(duì)EF2000的研發(fā)也是駕輕就熟。根據(jù)以往的合作經(jīng)驗(yàn),EUROJET將EJ200項(xiàng)目分成數(shù)個(gè)階段實(shí)施。按照計(jì)劃,首先開(kāi)展的DVE(即型號(hào)驗(yàn)證機(jī)——驗(yàn)證測(cè)試型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制)。在DVE中共有3臺(tái)驗(yàn)證機(jī)以及數(shù)個(gè)用于實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)(包括核心機(jī)、加力實(shí)驗(yàn)平臺(tái))被首先制造出來(lái),用以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性,并由此發(fā)現(xiàn)需要解決的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題,為下一階段工作鋪平道路。
1988年11月開(kāi)始下線的第一臺(tái)驗(yàn)證機(jī)被安裝在德國(guó)MTU公司的發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)上,進(jìn)行首次運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),試驗(yàn)中推力值超過(guò)了合同規(guī)定的指標(biāo),而發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度值保留在限定的范圍內(nèi),且保留一定的余度,為以后的改進(jìn)升級(jí)保留足夠的改進(jìn)空間。
第二臺(tái)DVE驗(yàn)證機(jī)安裝在意大利菲亞特的AVIO公司。
第三臺(tái)DVE驗(yàn)證機(jī)安裝在英國(guó)羅羅公司,用于加速模擬任務(wù)持久試車(ASMET),以及在高空臺(tái)上進(jìn)行“模擬飛行試驗(yàn)”。試驗(yàn)內(nèi)容包括:加力與不加力狀態(tài)的高空高速飛行試驗(yàn)(模擬高度10970米、飛行馬赫數(shù)1.8)、勻速爬升到15240米高空、在高溫與高空條件下的再起動(dòng)試驗(yàn)、高度9144米時(shí)的重新起動(dòng)等試驗(yàn)。在試驗(yàn)中,這臺(tái)驗(yàn)證機(jī)的渦輪前溫度曾經(jīng)高于2000K,不加力推力達(dá)到甚至超過(guò)60千牛,加力推力接近89千牛。
經(jīng)過(guò)緊張的一年的試驗(yàn),1989年12月,驗(yàn)證機(jī)達(dá)到了合同規(guī)定要求,隨即進(jìn)入了一年的技術(shù)總結(jié)階段。其進(jìn)度比臺(tái)風(fēng)戰(zhàn)機(jī)還要快,比計(jì)劃提前一年,保證了戰(zhàn)機(jī)的順利研制。
為了追求研發(fā)進(jìn)度,在進(jìn)行DVE計(jì)劃之前的1988年初,全尺寸發(fā)展型(FSD)的設(shè)計(jì)工作便已展開(kāi),主要是研制滿足合同規(guī)定要求,可供原型飛機(jī)使用的試驗(yàn)用型號(hào),并最終形成批生產(chǎn)型發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在隨后的十余年的研發(fā)過(guò)程中,共研制了兩臺(tái)批次的原型機(jī)——01批和03批。
EJ200雖處驗(yàn)證機(jī)狀態(tài),但因有羅羅公司這樣的大腕壓陣,以及XG-40驗(yàn)證機(jī)的先期開(kāi)發(fā),可以說(shuō),未來(lái)一片光明。研發(fā)參與國(guó)也對(duì)EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)傾注了大量心血。不過(guò),隨著時(shí)間車輪進(jìn)入20世紀(jì)80年代末期,國(guó)際局勢(shì)風(fēng)云變化,華約解體,曾經(jīng)一度壓得歐洲喘不過(guò)氣來(lái)的蘇聯(lián)一夜之間解體了。歐洲安全態(tài)勢(shì)轉(zhuǎn)變,對(duì)EFA項(xiàng)目產(chǎn)生了巨大沖擊。歐洲4國(guó)聯(lián)合研發(fā)的EFA計(jì)劃面臨下馬的邊緣。而1992年7月,德國(guó)更是宣布退出EFA項(xiàng)目,EFA項(xiàng)目面臨了自啟動(dòng)以來(lái)最大的一次危機(jī)。不過(guò),歐洲諸國(guó)也明白EFA項(xiàng)目是他們重回航空工業(yè)頂峰的唯一機(jī)會(huì)。為了保住這一來(lái)之不易的成果,各方經(jīng)過(guò)緊急協(xié)商,1992年12月德國(guó)又重新加入其中。隨即EFA項(xiàng)目改稱為EF2000戰(zhàn)斗機(jī)。1998年9月,EF2000被賦予了“臺(tái)風(fēng)”稱號(hào)。
EF2000項(xiàng)目雖然保留下來(lái),但各國(guó)因經(jīng)費(fèi)問(wèn)題要求必須嚴(yán)格控制發(fā)動(dòng)機(jī)的費(fèi)用,制定了新的合同規(guī)范。其可靠性、耐久性、維護(hù)性等指標(biāo)均達(dá)到了前所未有的高水平,并以此作為實(shí)現(xiàn)“壽命循環(huán)成本”(LCC)的基礎(chǔ)條件。
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壽命循環(huán)成本(LCC)
·有競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)和部件單價(jià)
·良好的可靠性
·最佳的維護(hù)性設(shè)計(jì)
·低耗油率
·盡量采用可變幾何特征
EF2000的三性要求
1.可靠性
·平均無(wú)故障間隔(MTBF)大于100EFH(EFH,發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí))
·空中停車率:小于0.1/1000EFH
·發(fā)動(dòng)機(jī)非計(jì)劃換發(fā)率:小于1.0/1000EFH
2.維護(hù)性
·單元體設(shè)計(jì)
·視情維護(hù),在1~2級(jí)維護(hù)水平上(遭遇外物損傷和飛行維護(hù)不包括在內(nèi))為0.5DMMH/EFH (MMH,直接維護(hù)工時(shí))·發(fā)動(dòng)機(jī)拆換時(shí)間小于45分鐘
3.耐久性
發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣:24年
·壓氣機(jī)葉片:除了遭遇外物打擊損傷的葉片外,大于12年
·熱端部件:約5年
·尾噴口零部件:2~3年
·發(fā)動(dòng)機(jī)總壽命高達(dá)6000EFH,大約相當(dāng)于30年的使用壽命(以每年200EFH計(jì)算)
1991年,第一臺(tái)EJ200全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)裝配完畢,并進(jìn)行了首次運(yùn)轉(zhuǎn)試車。隨后,EUROJET公司又動(dòng)用了11臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和兩臺(tái)核心機(jī)按照軍方要求投入了各種實(shí)驗(yàn)(包括持久性試車、高空模擬實(shí)驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)操縱性實(shí)驗(yàn)、性能檢驗(yàn))。到1994年首飛之前,EJ200原型機(jī)已累計(jì)完成2500小時(shí)的臺(tái)架試車,驗(yàn)證機(jī)也進(jìn)行了500小時(shí)的試驗(yàn)。在這些試驗(yàn)中,EUROJET公司刻意提高苛刻程度,延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間,更加貼近發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用情況。在這樣情況下,EJ200表現(xiàn)出了良好的持久性能,其中一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了600多小時(shí)的模擬飛行試驗(yàn)。“飛行”中接通加力8000次,推拉油門(mén)桿(慢車-最大-慢車)8000次。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)結(jié)束后,工作人員將其分解檢查,發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的絕大部分零部件無(wú)需進(jìn)行修理即可進(jìn)行下一步的持久試驗(yàn)。隨后,EJ200投入到了各種驗(yàn)證測(cè)試。
1995年初,EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)所有飛行前規(guī)定試驗(yàn),經(jīng)過(guò)歐洲適航部門(mén)批準(zhǔn),取得了通行證,掃除最后飛向藍(lán)天的法律障礙。
1995年6月4日,兩臺(tái)EJ200-01A發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在“臺(tái)風(fēng)”原型機(jī)DA3上,在意大利都靈附近的Casell進(jìn)行了期待已久的飛行。
1996年初,“臺(tái)風(fēng)”原型機(jī)DA3的發(fā)動(dòng)機(jī)從EJ200-01A升級(jí)到EJ200-01C(主要是修改了高壓壓氣機(jī)及燃燒室部分)。
1996年8月31日,“臺(tái)風(fēng)”原型機(jī)DA6升空,是第二架安裝EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī)。首飛共歷時(shí)55分鐘,取得了良好的試驗(yàn)結(jié)果。
1997年2月,“臺(tái)風(fēng)”原型機(jī)DA5從德國(guó)的門(mén)興起飛,所裝的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)是EJ200-01C。
1997年3月,“臺(tái)風(fēng)”原型機(jī)DA4在英國(guó)的沃頓試驗(yàn)基地升空。
1997年4月,預(yù)生產(chǎn)型EJ200-03A發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)了飛行前的合格試驗(yàn),并安裝在“臺(tái)風(fēng)”DA5原型機(jī)上,經(jīng)過(guò)多月的準(zhǔn)備,安有EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)的“臺(tái)風(fēng)”原型機(jī)終于1997年6月完成首飛。經(jīng)過(guò)半年的技術(shù)積累,EUROJET認(rèn)為EJ200-03A基本達(dá)到了軍方要求。隨后,又將前兩架“臺(tái)風(fēng)”原型機(jī)(DA1、DA2)的RB199發(fā)動(dòng)機(jī)更換為EJ200-03A,全部工作于1998年夏天完成;與此同時(shí),DA3、DA4等飛機(jī)也在換裝EJ200-03A發(fā)動(dòng)機(jī)。
隨著EJ200-3A的投入使用,EUROTET針對(duì)EJ200-03A進(jìn)行了改進(jìn)升級(jí),將壓氣機(jī)做了些許改動(dòng),主燃燒室采用帶氣動(dòng)霧化噴嘴的“富燃”(主燃區(qū)富油氣比)設(shè)計(jì)。改進(jìn)后的型號(hào)稱之為EJ200-03B。
經(jīng)過(guò)前期的驗(yàn)證機(jī)的大量使用,EJ200的技術(shù)逐步成熟,1997年12月22日,英德意西4國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)在德國(guó)波恩正式簽署了EF2000“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)諸多的合同備忘錄。主要包括:EF2000“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)的生產(chǎn)授權(quán),批生產(chǎn)及后勤保障等內(nèi)容。
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1998年3月30日,NETMA與EUROFIGHTER GmbH、EUROJET GmbH正式簽訂了飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)、后勤保障合同,總金額近320億美元,計(jì)劃總共生產(chǎn)620架飛機(jī)、1382臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),按照計(jì)劃,臺(tái)風(fēng)戰(zhàn)機(jī)的生產(chǎn)工作將分3個(gè)部分(Tranche1~Tranche3)實(shí)施。
Tranche1(1998年-2006年)
1998年9月21日,簽訂一份“固定價(jià)格”的生產(chǎn)合同,共采購(gòu)148架戰(zhàn)斗機(jī)(其中包括5架安裝有測(cè)試儀器的IPA試驗(yàn)機(jī),31架用于先期訓(xùn)練、編制飛行大綱的IOC標(biāo)準(zhǔn)飛機(jī),還有一架作為靜態(tài)試驗(yàn)飛行)、363臺(tái)EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)。2006年12月22日,合同規(guī)定的362臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)按照計(jì)劃全部交付。
Tranchae2(2006年-2012年)
飛機(jī)數(shù)量為236架,519臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),并開(kāi)始生產(chǎn)性能增強(qiáng)的型號(hào),合同于2004年12月14日簽訂。
Tranchae3(2012年至今)
預(yù)計(jì)采購(gòu)約236架飛機(jī),500臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。將進(jìn)行全面升級(jí)的推力增加,壽命循環(huán)提高并可能采用推力矢量等新技術(shù)。
EF2000“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)的合同雖然簽訂,但其背后的4國(guó)為戰(zhàn)機(jī)投入大量的試驗(yàn),按照事先簽訂的研制大綱,到1998年,EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試車時(shí)數(shù)要到10600小時(shí)左右。不過(guò),實(shí)際中并未達(dá)到如此時(shí)數(shù)。即使如此,但其中取得的效果仍是十分令人滿意的。
1999年6月,時(shí)任EUROJET總經(jīng)理肯·格林諾爾對(duì)外界稱,在EJ200研制過(guò)程中,共動(dòng)用了26架原型機(jī),累計(jì)進(jìn)行10000多小時(shí)的持久試車。在大量試驗(yàn)中,發(fā)動(dòng)機(jī)表現(xiàn)優(yōu)異,取得良好的試驗(yàn)結(jié)果。尤其引人矚目的是,在試飛中,“臺(tái)風(fēng)”DA3、DA5依靠EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)大推力實(shí)現(xiàn)不開(kāi)加力超聲速巡航飛行(高度12192米,馬赫數(shù)1.4)。而這一能力其實(shí)并非“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)必須具備的設(shè)計(jì)性能。當(dāng)然,這一意外收獲也證明了EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)性能之強(qiáng)悍了。
1999年底EJ200進(jìn)行“初始鑒定試驗(yàn)批準(zhǔn)”(Completion of Initol Certification Testing,CICT)。這標(biāo)志著EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)即將完成設(shè)計(jì)定型。今后的工作重點(diǎn)將從研制發(fā)展逐步轉(zhuǎn)入預(yù)生產(chǎn)及將來(lái)的批量生產(chǎn)。
作為EJ200的首款批生產(chǎn)型號(hào)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的EJ200-03Z,隨后被安裝在臺(tái)風(fēng)DA1、DA2、DA3上準(zhǔn)備進(jìn)行飛行鑒定。為了保證安全,3架原型機(jī)均采用03Z和03B混裝的模式。與03B相比,03Z主要在重量、壽命等方面有所改善,優(yōu)化了核心機(jī)部分;采用新設(shè)計(jì)的低壓渦輪部件,發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)控單元升級(jí)為DECUC2等,別的基本性能相同。
1999年12月,安裝有03Z發(fā)動(dòng)機(jī)的“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)正式首飛成功。這一里程碑式的首飛,標(biāo)志著EJ2000“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)即將投入大規(guī)模的生產(chǎn)。
2001年3月8日,EJ200通過(guò)了生產(chǎn)型發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)鑒定。
2001年7月12日,首批兩臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)型發(fā)動(dòng)機(jī)交付BAE系統(tǒng)公司的沃頓工廠,配裝于首架英國(guó)“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)型飛機(jī)IPA1(機(jī)上裝備有各種測(cè)試設(shè)備)。
2002年4月15日,IPA1正式首飛。
2002年4月5日,意大利阿萊尼亞公司生產(chǎn)的IPA2飛機(jī)首飛。
2002年4月8日,德國(guó)EADS制造的IPA3飛機(jī)首飛。
至此,無(wú)論“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī),還是EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)工作基本均可稱為順風(fēng)順?biāo)?。外界?duì)“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)均充滿希望,而EUROJET也忙于EJ200的生產(chǎn)定型與批量生產(chǎn)型工作。不過(guò),一個(gè)巨大的影響卻正在醞釀。2002年11月21日,EF2000原型機(jī)DA6在西班牙中部托萊多進(jìn)行試驗(yàn)飛行中,遭遇雙發(fā)空中停車,飛機(jī)墜毀在托萊多的山區(qū),所幸兩名飛行員安全逃生。
此刻正值“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)處于研發(fā)的階段末期,即將交付部隊(duì)使用。發(fā)生了墜機(jī)事件,外界對(duì)“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)給予了廣泛關(guān)注,甚至是擔(dān)憂與質(zhì)疑。
不過(guò),作為歐洲4國(guó)耗資無(wú)數(shù)傾力打造的項(xiàng)目,豈能就能頹廢?4國(guó)立刻成立了“事故調(diào)查委員會(huì)”(AIC)對(duì)這次墜機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。20多天后,EUROFIGHTER GmbH公司向外界公布了AIC發(fā)來(lái)的一份簡(jiǎn)短的聲明:“……DA6所配發(fā)動(dòng)機(jī)是較早的試驗(yàn)批次(型號(hào)為03A)。當(dāng)時(shí)飛機(jī)正在西班牙托萊多地區(qū)上空進(jìn)行試驗(yàn),高度45000英尺(約13700米)、馬赫數(shù)0.7,當(dāng)飛機(jī)調(diào)整到預(yù)定的試驗(yàn)點(diǎn),兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)突發(fā)喘振、導(dǎo)致雙發(fā)熄火,機(jī)上飛行員曾試圖恢復(fù)正常狀態(tài)但卻不能重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)。”這份官方聲明雖然說(shuō)得有理有據(jù),不過(guò)并未透露出這次事故的主要原因及相關(guān)細(xì)節(jié)。不過(guò),后來(lái)許多專家據(jù)官方公布的細(xì)節(jié)推測(cè),懷疑這次墜機(jī)可能是由于發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元DECU使用的新版本軟件與發(fā)動(dòng)機(jī)不匹配造成的。然而,作為EJ200的4個(gè)主要研發(fā)合作者,英國(guó)羅羅公司可謂是業(yè)界名副其實(shí)的“大神”級(jí)存在,為何會(huì)在如此重要節(jié)點(diǎn)犯下如此低級(jí)錯(cuò)誤?至今讓人不得而解。由于至今尚未有詳細(xì)的官方資料披露,因此,我們無(wú)法研判這次事故的真相。
AIC發(fā)出的官方調(diào)查事故報(bào)告雖然未能給出令人信服的事故真相,但其最后給出一份讓4國(guó)堅(jiān)定將EJ2000“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)堅(jiān)持下去的報(bào)告:“……新批次發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)受到類似影響,因此委員會(huì)建議,在取得國(guó)家適航批準(zhǔn)后,盡快恢復(fù)EJ200的試驗(yàn)飛行”。與此同時(shí),UROFIGHTER、EUROTET兩家公司全力配合4國(guó)的適航部門(mén),進(jìn)行旨在恢復(fù)EF2000飛行的各項(xiàng)試驗(yàn)工作。
AIC的授意及4國(guó)對(duì)EF2000戰(zhàn)機(jī)項(xiàng)目不遺余力的支持,讓EF2000項(xiàng)目不久便掃清墜機(jī)陰霾,進(jìn)行最后列裝快車道的沖刺。而此后,“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)以初始服役期的出色表現(xiàn),成功消除了外界的質(zhì)疑。
2002年11月14日,首架批量生產(chǎn)型EF2000“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)GT001/9831在德國(guó)出廠。2003年2月13日首飛。幾乎同時(shí),另外3架批量生產(chǎn)型(分別由英西意3國(guó)制造)也順利首飛。同年6月和9月,4國(guó)空軍正式接收首批生產(chǎn)型“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)。至此,從1983年西歐5國(guó)提出新機(jī)研制意向,到此刻“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)的最終列裝,歷時(shí)20年打造的EF2000戰(zhàn)機(jī)終在世界航空界掀起了新的一股“臺(tái)風(fēng)”。
根據(jù)此前簽訂的合同規(guī)定,4國(guó)均建有EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)的總裝廠,負(fù)責(zé)各自裝備型號(hào)的生產(chǎn)、測(cè)試及維修保障等工作。2005年8月,EJ200又達(dá)到了一個(gè)里程碑——累計(jì)飛行達(dá)到10000EFH。在服役初期,EJ200的適用性、可靠性、耐久性俱達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求,贏得了各方高度贊揚(yáng)。
典型試驗(yàn)
隨著“臺(tái)風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)漸進(jìn)生產(chǎn)列裝工作的持續(xù)推進(jìn),設(shè)計(jì)部門(mén)對(duì)EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)也開(kāi)展了多項(xiàng)技術(shù)研究,融入更多的新技術(shù),不斷優(yōu)化,改進(jìn)EJ200的設(shè)計(jì)方案,力求做到與時(shí)俱進(jìn)。
EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)的鑒定批準(zhǔn)/定型試驗(yàn)
作為當(dāng)今有“工業(yè)之花”之稱的航空發(fā)動(dòng)機(jī),獲得成功的無(wú)一例外都經(jīng)過(guò)一番嚴(yán)格(試驗(yàn)苛刻)、大批量(時(shí)數(shù)多)、大范圍(從零部件到整機(jī)、試驗(yàn)環(huán)境從地面到高空、從沙漠到極地,試驗(yàn)科目涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的各種設(shè)計(jì)與非設(shè)計(jì)工況)的試驗(yàn)考核。其中的定型試驗(yàn)是發(fā)動(dòng)機(jī)研制中最為關(guān)鍵的試驗(yàn)項(xiàng)目。一款新機(jī)必須通過(guò)一系列規(guī)定的定型考核方能轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn),交付客戶使用。EJ200也不例外。據(jù)有關(guān)資料介紹,EJ200共進(jìn)行了大約17000小時(shí)的整機(jī)臺(tái)架試車,其中包括持久試車、多種環(huán)境/吞咽試驗(yàn)、起動(dòng)/再起動(dòng)試驗(yàn)、加速試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)振動(dòng)試驗(yàn)等一系列苛刻無(wú)比的試驗(yàn)。
加速模擬任務(wù)持久試車試驗(yàn)
按照計(jì)劃,使用一臺(tái)EJ200發(fā)動(dòng)機(jī),以“EJ200-循環(huán)”程序進(jìn)行試車(這是模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在作戰(zhàn)任務(wù)中的實(shí)際用法,刪除其中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命沒(méi)有影響或者影響較小的工作狀態(tài),進(jìn)而綜合編制出的試車譜)。試驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)必須經(jīng)受2300次“循環(huán)”的運(yùn)轉(zhuǎn)考核,實(shí)際試車時(shí)數(shù)超過(guò)700小時(shí)。一次這樣的持久試車試驗(yàn),相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)外場(chǎng)3000飛行小時(shí)或者15年的使用時(shí)數(shù)。
鳥(niǎo)撞擊試驗(yàn)
作為大自然的精靈,飛鳥(niǎo)可是飛行器的大敵。1989年6月8日,一架蘇聯(lián)米格-29戰(zhàn)機(jī)在巴黎航展進(jìn)行飛行表演時(shí),因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)吸入一只飛鳥(niǎo)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火,最終飛機(jī)墜毀.在慘痛的教訓(xùn)面前,EJ200吸取經(jīng)驗(yàn),將風(fēng)扇按照損傷容限原則設(shè)計(jì),工作葉片為小展弦比葉片。這有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的抗外物損傷FOD以及鳥(niǎo)撞擊能力。在試驗(yàn)中,EJ200經(jīng)受住了單只與多只不同重量等級(jí)的飛鳥(niǎo)撞擊,結(jié)果表明EJ200的寬弦風(fēng)扇完全滿足設(shè)計(jì)要求,抗外物打擊能力相當(dāng)強(qiáng)。
吸入高溫氣體試驗(yàn)/進(jìn)氣溫度瞬變?cè)囼?yàn)
這個(gè)試驗(yàn)是在德國(guó)MTU Aero公司的地面試車臺(tái)和斯圖加特大學(xué)內(nèi)的高空實(shí)驗(yàn)艙進(jìn)行的。戰(zhàn)機(jī)在作戰(zhàn)時(shí)候,發(fā)射武器(尤其是導(dǎo)彈),噴射出的廢氣使得發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度瞬間發(fā)生急劇變化(溫度突升),在某些特定時(shí)候,溫度畸變的程度足以引起發(fā)動(dòng)機(jī)失速、喘振,甚至造成機(jī)毀人亡。為此,EEROJET特別重視這項(xiàng)試驗(yàn)。將一臺(tái)EJ200原型機(jī)投入了苛刻的試驗(yàn)中。試驗(yàn)中采取氫燃料加熱器作為高溫氣體的發(fā)生裝置。典型情況下,該裝置能使進(jìn)口氣流在0.1秒內(nèi)從環(huán)境溫度上升到峰值(要求升溫幅度達(dá)到425K,溫度突升率為5000K/秒)。
經(jīng)過(guò)嚴(yán)格試驗(yàn)后,EJ200顯示出良好的性能要求,具有很強(qiáng)的抗溫度畸變能力,喘振的溫度峰值出現(xiàn)時(shí)間是在溫度突升過(guò)程中相當(dāng)靠后的位置。這表明進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)前,發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在升溫條件下持續(xù)工作相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
當(dāng)然,為了保證實(shí)驗(yàn)的延續(xù)性及科學(xué)性,實(shí)驗(yàn)程序?yàn)橹鸩皆黾訙厣鹊姆绞?,逼近由溫度畸變引起發(fā)動(dòng)機(jī)喘振的數(shù)值點(diǎn)。(未完待續(xù))
[新聞]
空中客車啟動(dòng)第五屆“讓創(chuàng)意展翅高飛”中國(guó)區(qū)比賽
9月22日,空中客車在北京航空航天大學(xué)舉辦第五屆 “讓創(chuàng)意展翅高飛(Fly Your Ideas)”全球大學(xué)生航空競(jìng)賽中國(guó)區(qū)啟動(dòng)儀式,鼓勵(lì)中國(guó)大學(xué)生為航空業(yè)的未來(lái)發(fā)展貢獻(xiàn)奇思妙想。
“讓創(chuàng)意展翅高飛”全球大學(xué)生航空競(jìng)賽,每?jī)赡昱e辦一次,旨在為全球大學(xué)生提供一個(gè)難得的機(jī)會(huì),將書(shū)本知識(shí)學(xué)以致用,和空客一起直面行業(yè)挑戰(zhàn),共同創(chuàng)新。通過(guò)參與競(jìng)賽,學(xué)生們?cè)趫F(tuán)隊(duì)合作、項(xiàng)目管理和溝通技巧等方面得到充分鍛煉,提升在未來(lái)職場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。
中國(guó)學(xué)生在往屆的比賽中不論在參賽人數(shù)和參賽作品質(zhì)量方面均有突出表現(xiàn)。2015年,西北工業(yè)大學(xué)“加力反推”隊(duì)?wèi){借“以體感游戲機(jī)為靈感來(lái)源的飛機(jī)滑行引導(dǎo)系統(tǒng)”項(xiàng)目成為最后進(jìn)入決賽的5支參賽隊(duì)伍之一。