开云kaiyun中国官方网站译文:支奴干、奇努克-波胆·足球

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从20世纪50年代法国成功研制出宇宙上第一台涡轴发动机阿都斯特(Artouste)脱手,涡轴发动机渐渐取代活塞发动机成为直升机的主要能源安装,其本领跨越顺利推动了直升机平台的升级换代。现如今,涡轴发动机尽管受到了来自其他能源时事(活塞发动机、全电推动系统等)的挑战,但讨好新轮回、新结构和新材料等本领的应用,涡轴发动机的本领进步和应用发展仍有很大空间。

1.涡轴发动机基快乐趣

涡轴发动机是一种庸俗应用于直升机及某些特种航行器中的能源安装,其责任旨趣基于涡轮增压本领,通过高效地将燃料化学能革新为机械能,为航行器提供所需的能源。涡轴发动机的责任旨趣可轮廓为以下几个关键设施:

压气机部分:涡轴发动机的压气机不时由多级轴流式压气机构成,其作用是将外界的空气进行压缩,提高空气的压力和密度。压气机的设想使得空气在经过每一级压气机时都受到压缩,从而使得空气的压力缓缓升高。压缩后的空气被送入毁灭室,为毁灭提供充足的氧气。

张开剩余98%

毁灭室:在毁灭室中,压缩的空气与燃料进行搀和,并燃烧产生高温高压的燃气。这个流程是涡轴发动机产生能量的关键设施。毁灭室的设想使得燃料能够充分毁灭,开释出最大的能量。同期,毁灭室还承受高温高压的燃气冲击,需要摄取耐高温材料来制造。

涡轴发动机折流毁灭室

涡轮机:高温高压的燃气从毁灭室排出后,进入涡轮机。涡轮机是涡轴发动机的关键部件之一,其作用是将燃气中的热能革新为机械能。涡轮机由多个涡轮叶片构成,当高温燃气流过涡轮叶移时,叶片受到冲击力而旋转。涡轮机的动弹带动了发动机的输出轴,从而扫尾了能量的传递。

排气部分:经过涡轮机后的燃气温度照旧诽谤,但仍然具有一定的速率和压力。在排气部分,燃气被排出到大气中,同期开释出剩余的能量。排气部分的设想关于涡轴发动机的性能和环保性都有要紧影响。

通过以上四个设施的轮回进行,涡轴发动机能够握续地为航行器提供能源。涡轴发动机的责任旨趣精真金不怕火而高效,但也存在一些挑战和限定。举例,压气机和涡轮机的设想需要精准匹配,以确保发动机在各式责任条目下都能保握高效踏实的运行。涡轴发动机的珍爱老本也相对较高,需要依期进行本质和更换部件。

涡轴发动机结构旨趣

2.涡轴发动机关键参数

2.1 功率关系参数

2.1.1 升起功率(Takeoff Power)

界说:发动机在方法大气条目(海平面、15℃)下,为餍足直升机升起需求所能输出的最大握续功率(不时握续 5-10min)。

酷爱:顺利决定直升机的最大升起分量和升起性能,是选型时的中枢方针之一。举例,好意思国T700发动机升起功率约1400kW,俄罗斯TV3-117约1900kW。

2.1.2 最大一语气功率(Maximum Continuous Power)

界说:发动机在方法条目下可万古刻(无时刻限定)握续输出的最大功率。

酷爱:影响直升机的巡航能力、载重能力和续航时刻,不时低于升起功率(约为升起功率的 80%-90%)。

2.1.3 救急功率(Emergency Power)

界说:发动机在突发故障(如单台失效时)或极点工况下,短时刻(不时30s-5min)内可输出的逾额定功率。

酷爱:保险直升机在波折情况下的安全性,举例单发直升机失效时的迫降能力,功率不时比升起功率高10%-20%。

2.1.4 功重比(Power-to-Weight Ratio)

界说:发动机输出功率与本身分量的比值(单元:kW/kg)。

酷爱:算计发动机的 “能源密度”,比值越高,发动机越轻巧,能有用诽谤直升机的合座分量,进步生动性。举例,先进涡轴发动机的功重比可达5-7kW/kg,而早期型号仅为3-4kW/kg。

赛峰Arrano-1A发动机

2.2 遵守关系参数

2.2.1 耗油率(Specific Fuel Consumption, SFC)

界说:单元功率在单元时刻内的燃油破钞量(单元:kg/(kW・h))。

酷爱:顺利影响直升机的续航里程和运营老本,耗油率越低,经济性越好。举例,新一代发动机(如好意思国 T901)比老型号(T700)耗油率诽谤25%以上。

GE T700发动机

2.2.2 热遵守(Thermal Efficiency)

界说:发动机将燃油化学能革新为机械能的遵守,取决于涡轮前温度、压气机增压比等中枢设想。

酷爱:热遵守越高,燃油利用率越高,迤逦诽谤耗油率。现代涡轴发动机热遵守不时在30%-40%。

黑鹰直升机

2.3 结构与运行参数

2.3.1 涡轮前温度(Turbine Inlet Temperature, TIT)

界说:燃气进入涡轮前的温度,是发动机热力轮回的中枢参数。

酷爱:温度越高,燃气能量越大,发动机功率和遵守越高,但对涡轮叶片材料(如单晶高温合金)和冷却本领(如气膜冷却)要求极高。现代先进涡轴发动机的涡轮前温度可达1400-1600℃。

2.3.2 压气机增压比(Compressor Pressure Ratio)

界说:压气机出语气体压力与入口压力的比值,分为低压压气机和高压压气机的总增压比。

酷爱:增压比越高,进入毁灭室的空气密度越大,燃油毁灭越充分,发动机功率和遵守越高。现代涡轴发动机增压比可达15-20(早期型号仅5-8)。

2.3.3 分量与尺寸

分量:发动机本身的净分量(单元:kg),顺利影响直升机的有用载重。

尺寸:包括长度、最大直径(单元:m或mm),决定发动机在直升机上的安装空间适配性(如机身或短翼内的布局)。举例,T901发动机长度约1.2m,直径660mm,恰当紧凑机身设想。

GE T901发动机

2.4 可靠性与珍爱参数

2.4.1 翻修间隔期(Time Between Overhauls, TBO)

界说:发动机在两次大修之间的最长运行时刻(单元:h)。

酷爱:TBO越长,发动机可靠性越高,珍爱老本越低。现代先进涡轴发动机TBO可达3000-5000h(如T700),早期型号仅1000-2000h。

GE T700发动机

2.4.2 平均故障间隔(Mean Time Between Failures, MTBF)

界说:发动机在平时运行中,两次故障之间的平均时刻(单元:h)。

酷爱:算计可靠性的中枢方针,MTBF越长,故障概率越低,恰当高可靠性需求场景(如军用、急救直升机)。

2.4.3 全权限数字式电子适度(FADEC)

界说:通过电子系统自动适度燃油流量、转速、温度等参数,扫尾发动机的最优运功绩态。

酷爱:进步发动机的踏实性、反应速率和燃油遵守,诽谤东说念主工操作罪恶,同期具备故障会诊和健康监控功能(如T800、VK-650V均配备)。

T800发动机

2.5 环境妥当性参数

2.5.1 高空 / 高温性能

界说:发动机在高海拔(如高原)、高温环境下的功率保握能力(不时用 “功率衰减率” 算计)。

酷爱:决定直升机在复杂地形(如高原、沙漠)的适用性。举例,中国涡轴-9G针对高原环境优化,在海拔4000m以上仍能保握较高功率。

2.5.2 抗畸变能力

界说:发动机在进气气流不均匀(如直升机旋翼下洗气流、侧风)时的踏实运行能力。

酷爱:幸免发动机因气流畸变导致喘振、熄火,是军用直升机在剧烈生动时的关键性能。

CH-53K直升机

3.涡轴发动机本领发展趋势

跟着直升机本领的跨越,直升机平台对能源安装的发展提倡了更高要求:军用直升机追求更高速率,扩大任务载荷/提高航程,改善维修性,提高使用地域内的环境妥当性和生动能力等;民用直升机则更柔软安全性、经济性、阁下品性和环境妥当性,并日益怜爱环保性。

现在,航空发动机公司正通过一系列专项发展计较,应用气动、结构、传热、毁灭、适度、材料及工艺等方面的最新接洽恶果,进一步提高发动机热力轮回参数、部件遵守,诽谤耗油率、提高发动机寿命及可靠性、诽谤全人命周期使用老本。连年来,旋翼机平台渐渐融入了千般固定翼飞机的设想理念,各式高速旋翼机构型雨后春笋,对能源系统的能量遵守、能量时事、驱动形貌等提倡了新的要求。预测将来旋翼机能源本领将朝着以下四个场合发展。

一是摄取新结构型式,进一步进步部件本领水平,研制出性能更优异的涡轴发动机。举例,内燃波转子发动机摄取以等容毁灭为基础的发动机轮回(Humphrey轮回),可获取更高的轮回热遵守,具有很好的应用远景。好意思国国度航空航天局(NASA)完成了以501-KB5S发动机为基准发动机的内燃波转子取代核神思的本领考据,远隔标明,压比诽谤,压气机减少2~3级,但输出轴功率提高了17.7%、耗油率诽谤了10.5%。

典型内燃波转子结构偏激复杂波系特征

二是探索组合能源本领,大幅进步旋翼机航行速率,举例,倾转旋翼机用可治疗涡轴/涡桨发动机、变转速能源涡轴发动机等。好意思国陆军与NASA合营的“先进变转速能源涡轮”(Advanced Variable Speed Power Turbine,AVSPOT) 计较,可将能源涡轮转速保管在55%~105%范围之间,使旋翼机在升起和爬升时旋翼转速较高,巡航时转速较低,扫尾旋翼—发动机转速的最优匹配,进步旋翼机推动遵守,大幅提高航行速率,同期可幸免变速传动机构的复杂性。

三是以传统涡轴发动机为基础发展分散式搀和电推动系统,拓展高速旋翼航行器的航行包线,进步悬停遵守、巡航遵守和系统可靠性。现在,各大飞机和发动机制造商均闲散过问航空电推动系统的研发,举例,法国赛峰集团开发的用于贝尔公司电动垂直升起和着陆(eVTOL)航行器的搀和能源电推动系统,于2018年7月进行了大地测试。

赛峰 eVTOL

四是探索不依赖机械传动的推动时事,举例,开展桨尖喷气等推动形貌接洽。桨尖喷气旋翼通过翼尖高速喷气产生副作用劲驱动旋翼,取消了齿轮传动系统和反扭转系统,有用地诽谤了系统复杂性。通过对桨尖喷气的冷喷、暖喷和热喷三种轮回时事的长久接洽标明,摄取暖喷轮回时事,即利用高温燃气和低温压缩寒气的搀和气体进行驱动,联系于其他时事具有较高的热遵守。由于桨尖喷气旋翼的综合遵守仍低于机械传动的旋翼系统,该本领工程实用还有很长的路要走。

桨尖喷气式直升机 Hiller Hornet

4.重型直升机发动机主要型号

重型直升机一般是指升起质料大于20t,内载和外悬挂能力大于8t,运载能力高出50东说念主的直升机。受需求、本领等身分的综合影响,面前领有重型直升机十足自主研制能力的国度唯有好意思国和俄罗斯。比拟大型和中微型直升机,重型直升机的批产型号较少,主要有苏联/俄罗斯的米-6、米-10和米-26,好意思国的CH-53A/D(“海种马”)、CH-54(“空中大吊车”)、CH-53E(“超种马”)、CH-47(支奴干)和V-22(“鱼鹰”)等。

宇宙重型直升机和倾转旋翼机主要参数

4.1 Honeywell T-55系列发动机

T-55是好意思国莱康明公司(现霍尼韦尔公司)在20世纪五六十年代研制的开脱涡轮式单转子涡轴发动机,原型机于1958岁首次运转,坐褥型于1961年脱手请托。

T55系列涡轴发动机特色

T55-GA-714A

T55系列涡轴发动机在重型直升机能源系统畛域处于宇宙率先地位。现在,有高出1000架配备T55系列发动机的CH-47直升机(英文:CH-47 Helicopter,代号:Chinook,译文:支奴干、奇努克,外号:航行车厢)在寰球运营,作事于军用和民航畛域。最新的T55-GA-714A设立可产生近5000马力,使“支奴干”直升机能达到170节(约合315km/h)的速率。

CH-47支奴干直升机,搭载两台T55-GA-714A涡轴发动机

4.2 俄罗斯 D-136发动机

D-136是苏联伊夫琴科设想局(现乌克兰跨越设想局)于20世纪70年代研制的开脱涡轮式双转子涡轴发动机,1982年脱手批坐褥,最大救急功率高达8460kW,是迄今功率最大的涡轴发动机。

米-26T2是米-26的纠正升级型,2010年脱手研制,2018年首飞,2019年完成初步航行本质,并进入国度测试。该机型搭载两台D-136-2发动机,升级了航电系统,对旋翼和传动系统也进行了纠正,使其成为一型全天候直升机,能够在复杂的物理、地舆和恶劣阵势条目的地区奉行任务,并能妥当火力或信息扞拒环境。米-26T2的最大升起质料为56t,有用载荷为20t,可搭载80名全副武装的伞兵。俄罗斯空军计较采购26架米-26T2,在2025年前后进入入伍。

米-26T2直升机

D-136-2主要针对高温环境和山区地形,基于D-136涡轴发动机和D-436涡扇发动机发展而来,在2012年形成运转能力,摄取全权限数字式电子适度(FADEC)系统,尺寸、安装节等与D-136一致。

D-136-2涡轴发动机

4.3 GE T64系列发动机

T64是好意思国GE公司在20世纪50年代后期设想的开脱涡轮单转子涡轴发动机,军用型为T64,民用型为CT64。该发动机于1961年首飞,1963年过问使用,而后跟着要求的变化而不停纠正和升级,功率范围随机为2200~3500kW。

T64系列涡轴发动机特色

4.4 罗罗 T406发动机

T406(AE 1107C)是艾利逊公司(现罗罗北好意思公司)在20世纪80年代为餍足V-22能源需求,在T56涡桨发动机基础上繁衍发展的开脱涡轮式单转子涡轴发动机。该发动机于1989年首飞,2000年获好意思国舟师陆战队陆上航行及格证。

T406发动机

V-22倾转旋翼机(Boeing Bell V-22,外号:鱼鹰,Osprey),是好意思国一型具备垂直起降(VTOL)和短距起降(STOL)能力的倾转旋翼机。V-22倾转旋翼机在外形上与固定翼飞机相似,但翼尖的两台可旋转的发动机带动两具旋翼,在固定翼景色下,V-22像是一架在两侧翼尖有两个超大的螺旋桨的飞机;在直升机景色下是一架有两个偏小的旋翼的直升机,这么使其具备直升机的垂直升降能力,但又领有固定翼螺旋桨飞机高速、航程远及油耗较低的优点,最大航行速率达509km,是宇宙上飞最快的直升机。

V-22倾转旋翼机每套旋翼系统由一台艾里逊公司(Allison)制造的AE 1107C涡轮轴发动机提供能源,这种发动机能坐褥高出6000马力的能源。每台发动机驱动其本身的旋翼,并将一些能源传递给驱动翻革新构的机翼中部变速箱。在一台发动机出现故障的情况下,剩下的一台发动机通过里面聚首驱动轴将能源分派给两套旋翼系统,“鱼鹰”倾转旋翼机还能够运行。

证实不同的设立,“鱼鹰”倾转旋翼机最多可容纳多达13779升燃料。若是“鱼鹰”倾转旋翼机失去了一台发动机,两台发动机通过齿轮箱互相耦合,这使一台发动机不错同期驱动两套旋翼系统。因此,在“鱼鹰”倾转旋翼机一台发动机发生故障的情况下,航行员很有契机关闭这台发动机,驾驶它在最近的机场着陆。

搭载两台T406发动机的V-22倾转旋翼机

4.5 GE T408发动机

2006年,好意思国文书在普惠加拿大公司PW150、罗罗公司AE 1107C和GE公司T408(里面编号GE38-1B)等发动机中遴选CH-53K的能源。从老本、安全性和本色使用性能等多方面综觉得划,T408发动机最终胜出。CH-53K配装3台T408,并预留了第4台发动机位置。T408的单台额定功率为5600kW,是GE公司功率最大的涡轴发动机,比拟CH-53E摄取的T64发动机,其功率加多57%,燃油遵守进步18%,而零件数减少63%。

T408-GE-400涡轴发动机

T408发源于好意思国陆军现代本领考据机发动机(MTDE),其本领发展与GE27本领考据机、GE38偏激他多种军民用型号的发展细密关系,如下图所示。

T408发动机本领演变发展

1980年代,好意思国陆军发起4000~6000hp(2980~4470kW)现代本领考据发动机计较,目的是研制一型5000hp(3725kW)的涡轴发动机,并在设想流程中综觉得划性能、质料、可靠性、大修老本、本领撑握老本、采购老本和生涯能力等身分,GE公司的GE27获取本领考据机合同。GE27设想中最大的难点在于“按老本设想”,即需要设想一台比“黑鹰”、阿帕奇等直升机用的T700发动机功率高3倍而老本却只加多20%的发动机。摄取了双转子单元体结构以及先进的气动、材料和冷却本领的GE27,于1984年整机试车,1987年完成了4000h部件本质和超800h的整机本质,高出预期成见,餍足MTDE计较要求,那时还创造了油耗、功重比、单转子压比、单元流量功率等4项记录,是一型相等成功的先进涡轴本领考据机。GE27与T700比拟,油耗诽谤25%,功重比提高62.5%,空气流量加多40%。

CH-53K起吊联合轻型战术车

1980年代末,GE公司在GE27基础上以GE38定名开展了涡轴、涡桨和涡扇等一系列发动机的研发责任。从1988年脱手先后研发了T407军用涡桨发动机、GLC38民用涡桨发动机、CPX38民用涡桨发动机、CFE738民用涡扇发动机和T408军用涡轴发动机。

T408在GE27先进本领考据机、T407涡桨发动机的基础上发展而来,鉴戒了GE27核神思的总体结构、单元体结构、高压比单转子压气机偏激冷却有贪图、润滑系统和支承有贪图;还参考了T407的3级能源涡轮,其中气冷的第1级涡轮,可提高持久性和功率增长能力,并有一个零丁的禁闭模块以珍爱轴承和油槽受羞耻。

T408比拟T64发动机性能进步

T408会通了一系列新本领,包括新的三维气动设想、冷却有贪图和先进材料:与T407比拟,同等进语气流和燃油破钞下,功率提高约45%;热端部件的冷却设想可防沙砾堵塞,并摄取纠正的材料和涂层,以防侵蚀和腐蚀;压气机愈加坚固,摄取了对分机匣和防腐涂层,具有抗风沙侵蚀和盐水腐蚀的能力,能妥当严酷的作战环境;摄取了合座叶盘压气机,无螺栓转子、低稠度/高功率涡轮减少了涡轮叶片和导向器数目,减少了零件数;附件系统中摄取空腹管路,简约了较多管路和支架。针对特定作战环境设想的T408,包括航行本质在内的各式本质考据了其出色抗风沙侵蚀、盐水腐蚀的能力和强持久性,能够理思地在陆战队严酷的作战环境下使用。由于油耗较低,T408还能显贵诽谤CH-53K的使用老本。

CH-53K“种马王”(King Stallion)直升机

2019年10月28日,GE航空集团通过其网站文书已于9月30日向好意思国舟师航空系统司令部(NAVAIR)请托了首台用于西科斯基CH-53K“种马王”重型直升机的第一台坐褥型T408发动机。与同类发动机比拟,T408更坚固,更精真金不怕火,更耐沙,况兼在燃油遵守和功率方面都有显贵进步。GE堪称该发动机是为“维修东说念主员”开发的,可简约多量珍爱用度。CH-53K以3台T408(单台功率为5600kW)发动机为能源,在高温环境下的任务半径达到177km,不错搭载约12t外部载荷。据称,将来好意思国戎行将大都装备CH-53K直升机,其中仅好意思国舟师陆战队就会购买227架。

2022年12月中旬,好意思国舟师在帕塔克森特河舟师航空站完成了对CH-53K最大外部吊运能的评估测试,CH-53K在测试中成功将一架无法航行的F-35C舰载构兵机原型机吊起并空运至目的地。手脚参考,F-35C的空重为15.69t,有筹商到这架无法航行的F-35C原型机可能撤废一些航电开发,其本色分量应该低于15.69t。此次外部吊运能力测试还为咱们直不雅展示了CH-53K重型直升机的尺寸,F-35C手脚一款舰载机其尺寸并不小,机身长度为15.7m,但再加上螺旋桨足足有30m长的CH-53K身下,小胖子F-35C显得相等娇小,此情此景一如米-26吊运重型构兵机苏-27相通。

CH-53K在外部载荷测试中吊运一架F-35C原型机

2023年4月27日,GE公司文书从好意思国舟师航空系统司令部(NAVAIR)获取6.84亿好意思元,为舟师陆战队的CH-53K“种马王”(King Stallion)提供T408发动机。证实合同,GE公司将在林恩的工场总装2024-2027年请托的T408发动机。CH-53K以3台T408发动机为能源,于2022年4月在好意思国舟师陆战队形成运转作战能力。与T64涡轴发动机比拟,T408的输出功率进步了53%、耗油率诽谤了18%、零件数目减少了63%,先进的设想进步了可靠性和维修性。德国MTU航空发动机公司也参与了T408名目,精致能源涡轮的坐褥。

CH-53K

T408发动机诚然是CH-53K的能源,但具有配装好意思国陆军重型运载直升机CH-47的后劲,后者专为货色和队列运载设想,几十年来一直是好意思国陆航重型运载机的主力。为大幅提高CH-47性能,好意思国陆军、波音公司和GE公司在2016年签署了一项为期5年的合营研发条约(CRADA),波音公司启动了一项CH-47升级计较,主要任务是为CH-47F试装更康健的T408,以考据CH-47F集成大功率发动机的可行性并评估本领风险,最终推动直升机能源的升级。2020年,配装2台T408的CH-47F进行地口本质,使用了增材制造的承重传动系统组件和发动机外扭矩测量系统,考据发动机适度、热兼容性、质料以及飞机在航行包线内的结构反应。2019-2021年,CH-47F换装T408共进行了18次地口本质和7次航行本质,经过7个月的航行本质后,2021年5月,好意思国陆军文书换发可行,T408可用于CH-47F机队升级,在诽谤本领和集成风险的同期,可餍足好意思国陆军将来需求。

CH-47F直升机换装两台T408发动机

CH-47F换装T408航行本质

5.中型、轻型直升机发动机主要型号

5.1 前苏联 TV3-117系列涡轴发动机

TV3-117系列涡轴发动机是前苏联设想坐褥的一款经典直升机涡轴发动机,为了妥当现代直升机更大的能源需求,苏联提倡了下一代直升机引擎必须达到2000马力级的要求,伊索托夫发动机设想局在1972年班师完成其研制责任。

TV3-117发动机

TV3-117系列涡轴发动机是宇宙使用最庸俗的直升机引擎,其被庸俗装备在米-8、米-17、卡-31、卡-52直升机上。是现活着界上产量最大、经济性最佳、可靠性最佳的涡轴发动机,宇宙总产量照旧高出了30000台,约90%以上的俄式直升机基本都装备TV3-117系列发动机。该发动机全长2.05m,宽0.65m,高0.73m,重294kg,升起功率达到1900kW,寿命6000h,其珍爱精真金不怕火、性能可靠、适修性极佳、耗油率低、使用寿命长、烟尘环境妥当能力杰出。

米-8直升机

中国陆航现在所入伍的米-8/17/171与舟师所使用的卡-28/31直升机都摄取该款发动机,凭借TV3-117,米-8/17/171系列直升机也成为了是宇宙上产量最深广的中型直升机,有直升机中的“AK-47”之称。其最大升起分量高出了13t,远超黑鹰直升机的10t,最大有用载荷不错达到4t以上,最大航行速率高出了250km/h,使用最高升限约5000m,最大航程接近500km,在直-20出现之前,是我军直升机队列的主力装备,莫得之一,而且凭借其优异的性能、便宜的造价、可不雅的战力,即使在国产直-20和直-8/18等大都新锐直升机装备亮相的同期,但解放军如故在2019年一语气采购了86架米-17系列,足见米-17及TV3-117发动机的优秀。

米-171直升机

5.2 俄罗斯 VK-2500中型直升机发动机

由于俄乌关系日趋弥留,俄罗斯桑土缱绻,早在1999-2001年就脱手了米-28直升机的TV3-117VMA发动机的国产化责任,替代型号为VK-2500,已于2012年完成测试,2015年批量坐褥。VK-2500的批产,美丽着俄罗斯国产涡轴发动机扫尾全自主坐褥。该型发动机在俄罗斯及国际上相等受迎接,5年内坐褥了600多台,还可配装米-24/35、卡-52、卡-27/29/31和卡-32。与TV3-117VMA发动机比拟,VK-2500发动机更先进,燃油遵守高,功率提高了15%~20%,摄取了新式适度系统BARK-78,以及SHK-78-1责任时刻计数器,最高实用升限加多了30%,爬升率加多了50%。与好意思国T700发动机比拟,该发动机可靠性高且运行老本低。

VK-2500发动神秘紧翻新是自动适度系统的研制。TV7-117和VK-2500的通盘改型都将摄取克里莫夫公司开发的BARK-65/6V自动适度系统。现在已脱手对BARK-6V进行模块化升级,且只摄取俄罗斯坐褥的组件,这也将成为一个打破点。

纠正型VK-2500PS-03发动机于2016年完成认证,2017年过问批产,配装米-171A2民用直升机;该发动机的军用型VK-2500P,配装升级后的米-28NM,已于2020年完成国度测试,可不需纠清廉接用于通盘“米” “卡”系列军用直升机。克里莫夫公司将于2022年年底完成VK-2500PS-02发动机的设想,用于纠正后的卡-32,新发动机将提高直升机在外挂载荷情况下奉行木料集运、熄灭或其他任务的能力。

VK-2500PS发动机

5.3 俄罗斯 TV7-117V中型直升机发动机

TV7-117V发动机在2015年获取型号及格证,2017-2021年共请托17台,配装米-38。同期计较安装在“卡”系列直升机上,2030年前还获取了另外255台发动机订单。TV7-117V已在寰球得以应用。现在,UEC正在与海外合营商就TV7-117V适配海外机型进行谈判。

TV7-117V发动机

5.4 俄罗斯 VK-1600V中型直升机发动机

VK-1600V发动机升起功率为1029kW,专为卡-62多用途和特种直升机设想,并计较在其基础上为轻型客机和支线运载机研制VK-1600S涡桨发动机。VK-1600V发动机已通过设想审查,首台考据机已完成拼装并在2021年莫斯科航展上展出。

VK-1600V发动机的考据机中,约70%铸件摄取增材制造本领,包括涡轮导向器、第一支承壳体、涡轮支承壳体偏激他组件。VK-1600V发动机的设想初次全部扫尾电子化。研发流程中使用居品数据贬责(PDM)系统,摄取了克里莫夫公司研发的BARK-15V适度系统。

VK-1600V发动机

2024年11月8日,俄罗斯联合发动机制造集团(UEC)的增材制造本领中心与车尔尼雪夫莫斯科机械制造企业(MMP)合营,使用3D打印本领制造了VK-1600V涡轴发动机的第一个承力机匣。3D打印不错制造出传统方法难以获取的复杂几何体式,在往常即就是通过锻造、热处理或机械加工获取一个精真金不怕火体式的零件也需要几周详几个月的时刻,况兼还必须有筹商到制造所需本领开发的昂贵老本。合营团队在4个月内就开发并调试了制造发动机承力机匣的坐褥工艺。除了承力机匣外,团队还勇猛于通过3D打印为该型发动机坐褥一个燃油总管原型。

3D打印的承力机匣

5.5 GE T901发动机

为提高中型军用UH-60“黑鹰”武装直升机和AH-64“阿帕奇”抨击直升机的作战能力,替换入伍已超40年且进步空间有限的T700发动机,以及为将来垂直起降航行器(FLV)提供本领储备,好意思国陆军先后启动了“先进经济可承受涡轮发动机”(AATE)计较(2007-2015年)和“纠正涡轮发动机”(ITEP)计较(2012-2024年)等发动机专项,其成见是研制和取证一型先进的2237kW级涡轴发动机。与现役基准发动机T700比拟,成见发动机功率提高50%、功率质料比提高65%、耗油率诽谤25%、坐褥和维修老本诽谤20%~35%,且在高温、高原条目下保握高性能水平。在好意思国武器装备采办竞争模式的指令下,好意思国陆军要求保握两家发动机公司参与直升机换发竞争,GE航空集团和ATEC公司(由霍尼韦尔和普惠公司搭伙开发)分离获取科学和本领阶段合同和初步设想阶段合同。2019年,好意思国陆军通过全面评估选出GE航空集团的T901发动机进入工程与研发(EMD)阶段。

T901发动机

2025年5月9日,好意思国陆军特种作战司令部(SOCOM)线路计较将来几年摄取T901涡轴发动机对纠正型“黑鹰”(MH-60)特种任务直升机机队进行能源升级。早前,好意思国陆军已脱手测试T901发动机,并将其集成到方法的“黑鹰”直升机上,但于5月9日取消了T901发动机在纠正涡轮发动机计较下的开发责任。GE航空航天公司线路,将不息在现存合同下对T901发动机进行测试和开发责任,其中包括本年晚些时候在“黑鹰”直升机上进行的航行测试。尽管好意思国陆军线路不会全额采购T901发动机,但SOCOM领有零丁的采购系统,仍可遴选零丁于旧例好意思国陆军以外,为其“黑鹰”机队进行能源系统升级。

T901发动机设想特色

•单轴设想

比拟T900发动机摄取的双轴设想,T901发动机的单轴设想结构愈加精真金不怕火,老本较低、质料较轻、可靠性较高、维修性好,但瑕玷是毁灭遵守较低,因此耗油率相对较高。

手脚T901发动机设想的关键之一,单轴结构意味着压气机和燃气发生器中的通盘旋转部件在一个轴上,并以调换的速率旋转,具有灵活的模块化结构,拆装精真金不怕火。比拟之下,双轴结构是将压气机分红两个零丁旋转的高、低压转子,并分离由零丁的高、低压涡轮驱动。由于多了一个轴,是以需要更多的零件,这些都加多了发动机的质料和复杂性,使得拆卸难度更大,维修老本更高;质料的加多会使直升机性能诽谤,有用载荷减少,同期将这种发动机整合到飞机中也会带来更大的挑战。

•单元体设想

T901发动机的单轴设想可扫尾十足模块化、部件更少、设想更精真金不怕火,从而使T901更可靠、更易于维修、维修老本更低。十足单元体设想通过对发动机单元体的渐渐纠正,以较低的老本提高了发动机性能。

战场上的突发事件时有发生,因此快速归附构兵能力至关要紧。T901的单元体设想使维修东说念主员能够在现场拆解,清洗或修剪发动机并从头拼装发动机,通盘这些都只需质料较轻的备用单元体便可完成。这意味着T901不错减少对作战供应链的依赖,以及减少敌东说念主对后勤保险实施抨击的契机。

•增材制造

GE公司凭借在先进涡桨发动机(ATP)、LEAP和GE9X发动机上积存的增材制造本领教育,在T901发动机上也摄取了多量的增材制造零部件。这些增材制造零部件质料更轻、性能更高、构型更复杂且愈加耐用。举例,将T901上装配在一都的51个零件打印成一个部件,质料平缓了20%。

•陶瓷基复合材料(CMC)组件

T901发动机中摄取陶瓷基复合材料(CMC)部件,以提高性能并平缓质料。这些部件能够诽谤热端部件对冷却空气的需求,从而以不同于增材制造部件的形貌提高遵守。增材制造组件和陶瓷基复合材料等翻新本领将有助于T901达到或高出陆军的“薄情的性能要求”。

•先进冷却本领

先进冷却本领成心于扫尾更低的金属温度,诽谤排放,减少T901发动机保管调换发动机温度时所需的冷却空气量,从而输出更大功率并显贵提高燃油遵守,以提高T901的性能。

•耐沙本领

UH-60和AH-64直升机可能在各式恶劣的战场条目下航行,比如沙漠地区。T901发动机摄取新式入口粒子分离器可减少沙石摄入量和总压亏空,减少涡轮机械部件的磨损,并显贵提高了发动机在翼使用时刻。T901哄骗的其他耐沙本领还包括:纠正防腐蚀本领、摄取坚固耐用的压气机和流畅能力较强的冷却孔尺寸。

T901发动机

5.6 赛峰 阿拉诺1A(Arrano-1A)发动机

2014年,空客公司为H160直升机遴选普惠加拿大公司的PW210E发动机和赛峰直升机发动机公司的阿拉诺发动机手脚候选能源安装。2015年6月,H160进入试飞阶段,PW210E为H160首架原型机的首飞提供能源。由于H160要求配装的发动机在高温高原条目下能餍足功率加多10%的要求,而PW210E功率水平无法餍足且普惠加拿大公司决定不再对PW210E进行升级,是以空客公司最终及第阿拉诺发动机手脚H160的惟一能源安装。

阿拉诺(Arrano-1A)发动机

阿拉诺是赛峰集团的新一代涡轴发动机,功率为820~970kW,适用于4~6t级中型双发直升机或2~3t级单发直升机。阿拉诺发动机功率介于阿赫耶(Arriel)和阿蒂丹(Ardiden)发动机之间,与同等第的发动机比拟,其最大上风在于耗油率可诽谤10%~15%,且可在高温高原条目下餍足功率加多10%的要求。阿拉诺发动机首翻期为5000h,且维修时刻仅为同等第发动机的1/2。

阿拉诺(Arrano-1A)发动机

阿拉诺发动机结构设想紧凑,具有邃密的维修性和保险性,能有用进步载荷和航程并具有优良的环保性能。该发动机摄取了34项翻新专利本领,包括气动设想、增材制造、适度系统和高效毁灭等。在气动设想方面扫尾了高性能和可靠性,摄取了2级离心压气机、单级能源涡轮结构,入口可调导向叶片改善了发动机巡航景色下的热能源学轮回,同期扫尾了低油耗;在制造方面摄取了增材制造本领,燃油喷嘴、入口导叶和扩压器叶片等零件均摄取增材制造本领,快速生成复杂体式零件且数目大幅减少;在适度方面摄取了第四代全权限数字式电子适度(FADEC)系统,并摄取了赛峰泉源进的健康监测、自动故障会诊和防备性维修本领,可与发动机运行监控作事系统(BOOST)十足兼容;在毁灭方面摄取了新式回流毁灭室,新毁灭室设想利用油气搀和旋流踏实火焰,达到均匀温度以保护部件的目的,新毁灭室仅保留了主燃油喷嘴,省去了常用于起动的喷嘴,将燃油喷嘴的数目减少到9个,具有更好的可操作性和更精真金不怕火的布局。

阿拉诺发动机本领特色

Arrano-1A于2013年脱手台架本质,2014年脱手地口本质,2015年请托空客公司用于H160动态直升机0号机的装机台架本质,2016年随H160首飞同庚完成高空模拟本质和发动机断油本质,2017年完成持久性本质并向空客公司请托第一批运转坐褥发动机,2019年6月获颁欧洲航空安全局(EASA)型号及格证,2021年6月获颁好意思国联邦航空局(FAA)型号及格证。赛峰集团为扫尾可握续航空燃料(SAF)计谋成见,阿拉诺发动机经认证不错使用高达50%的可握续航空燃料,包括生物燃料。2024年9月26日,赛峰直升机发动机公司获取中国民航局颁发的阿拉诺1A发动机型号及格证(VTC)。这是继5月份阿内托-1K发动机之后,赛峰直升机发动机公司本年在中国获取的第二张型号及格证。

阿拉诺(Arrano-1A)发动机

5.7 赛峰 阿内托(Aneto)发动机

在2017年10月3日举办的伦敦国际直升机大会上,赛峰直升机发动机公司初次公开了面向8~15t级超中型和大型直升机市集研制的全新系列涡轴发动机——阿内托(Aneto),其输出功率覆没1864~2237kW。据称,阿内托发动机与同等量级的发动机(如马基拉和RTM322)比拟,功率提高25%,耗油率诽谤15% ,是赛峰直升机发动机公司开发的功率最大的涡轴发动机。

阿内托涡轴发动机

阿内托发动机复旧了RTM322发动机的基本结构布局,摄取3级轴流+1级离心的组合压气机、回流式环形毁灭室、2级燃气发生器涡轮和2级能源涡轮结构,单轴前能源输出布局,如图2所示。模块化结构大大诽谤了阿内托发动机的研发老本和研制周期,保证了发动机极高的可靠性。压气机系统均摄取钛合金材料,以获取较高的抗腐蚀和抗外物毁伤(FOD)性能,况兼摄取宽弦叶片和入口导叶结构,能够在3s内从慢车景色加快到最大功率景色;回流毁灭室摄取精真金不怕火紧凑的结构设想,能够在扫尾快速起动的同期平缓发动机的质料;燃气发生器涡轮摄取全新的锻造单晶叶片材料,使发动机获取更长的寿命和更大的功率增长裕度;能源涡轮摄取保守的温度和应力水平设想,从而保证其具有长命命;性能先进的双通说念全权限数字式电子适度(FADEC)系统,能够显贵诽谤航行员的责任强度,使驾驶愈加精真金不怕火;新设想的附件齿轮箱结构能够显贵减少外部管路结构数目;进气摄取了设想精真金不怕火可靠的入口粒子分离器,保护发动机不受沙尘侵害;外部的机匣全部摄取了氧化铝或不锈钢等抗腐蚀材料,以妥当海洋环境。

阿内托发动机结构线路图

经过Tech 3000名目的充分考据,多量增材制造本领在阿内托发动机的多种中枢部件的制造流程得以摄取,包括在毁灭室使用的高温材料喷嘴、压气机系统的全新入口导叶系统和扩压导叶系统等。另外,阿内托发动机与赛峰集团新开发的搀和能源系统十足兼容,该系统允许在巡航景色下,双发中的一台发动机处于泊车或慢车景色,当要求提高功率时,在电机的作用下发动机可在10s内快速起动,并自动进步至最大功率。

Aneto-1K发动机

恰是由于摄取了紧凑型设想、新材料和先进制造本领,以及多年的本领积存和考据,阿内托发动机才具有出色的功率分量比、可靠的性能,终点是在海上运载、搜救、消防或军事运载等环境恶劣的应用场景中具有更大的功率,在高温和高空条目下具有更好的性能。

Aneto-1K发动机

2017年10月,意大利莱昂纳多公司文书正在开发新版的AW189K直升机,选用赛峰直升机发动机公司坐褥的两台1864kW的阿内托-1K涡轴发动机提供能源。适度2018年10月,AW189K原型机照旧进行了90个架次,累计105h的航行测试,正在稳步推动并计较在2019年末获取认证。比拟GE公司的CT7发动机,每台阿内托-1K发动机的功率高出372kW,使得AW189K直升机能够在高热环境下获取更好的性能,不错更好地发扬其手脚多功能超中型直升机平台的作用,不仅适用于辛勤海上运载和拯救,还不错进行贵客运载、消防和各式准军事功课。

莱昂纳多AW189K直升机

5.8 中国航发 WZ-16发动机

2008年7月15日,中国航发哈尔滨东安发动机有限公司(中国航发东安)与法国赛峰直升机发动机公司(原透博梅卡公司)签署条约,以50%∶50%的比例合营研制涡轴16发动机(法方代号为阿蒂丹3C),以餍足AC352直升机能源安装的需求,中国航发动研所为中方总设想师单元。

涡轴16发动机剖面图

涡轴16发动机是我国最新一型严格按照适航规矩研制取证的涡轴发动机,升起功率不小于1240kW,质料不高出223.5kg,耗油率(最大一语气功率景色)不大于0.294kg/(kW·h),实用升限6000m,可靠性高、翻修间隔时刻长,合座性能达到国际先进水平。涡轴16发动机于2019年10月取得型号及格证(TC),2021年3月取得坐褥许可证(PC),可配装AC352等7t级双发直升机,庸俗应用于搜索拯救、海油功课、东说念主员运载、医疗救护和商务包机等畛域。

涡轴16发动机

涡轴16发动机

2016年12月,涡轴16发动机首装AC352直升机在哈尔滨首飞

2023年12月8日,中国航发文书首批量产涡轴16发动机请托用户

5.9 俄罗斯 VK-650V轻型直升机发动机

俄罗斯联合发动机公司(UEC)在轻型直升机能源安装中最要紧的翻新是VK-650V发动机,该机型于2019年脱手研制,2020年9月初次亮相,主要配装安萨特(Ansat)、卡-226T、VRT-500等轻型直升机,用于替换这些机型配备的海外发动机。VK-650V发动机的升起功率为478kW,摄取模块化设想、全权限数字式电子适度(FADEC)系统。与海外同类比拟,诚然功率、耗油率基本十分,但老本更低,质料更轻,而且保握了俄制发动机在极点景色条目下的安全性和可靠性。UEC还计较利用VK-650V核神思为无东说念主机和轻型飞机研制367~514kW的发动机。

VK-650V发动机

VK-650V发动机的研制依靠庸俗的行业合营,除克里莫夫公司外,全俄航空材料接洽院(VIAM)、车尔尼雪夫机械制造企业和“礼炮”科研坐褥联合体也参与其中。首台演示考据机中12%(质料)的部件摄取了增材制造本领,涡轮导向器、涡轮机匣零件、毁灭室旋流器均由VIAM研制的镍基和钛基粉末合金制成。2020年12月,乌法发动机坐褥联合体为VK-650V发动机制造了开脱涡轮转子、毁灭室和涡轮支承等组件。2021年事首,VK-650V发动机初次点火成功,现在演示考据机的第二阶段测试照旧脱手,2023年取得型号及格证,2024年脱手批量坐褥。

VK-650V发动机的主要翻新点包括:新的FADEC系统;20%的零件使用增材制造本领以平缓质料;摄取迁徙式作事,主体是一个长度约12m的集装箱,可容纳千般坐褥设施且便于运载。

VK-650V发动机预测年产160台,占俄罗斯国内市集需求的30%。现在,俄罗斯直升机控股公司线路极端签署首批供应合同,发动机将用于改型直升机的航行测试,以扫尾换发成见。

5.10 中国航发 AES100发动机

AES100具备了现代先进涡轴发动机气动和结构布局特征,由“轴流+离心”组合压气机、环形回流毁灭室、双级燃气涡轮、双级能源涡轮、附件传动等部件以及全权限数字式电子适度(FADEC)系统和健康贬责系统构成。

AES100发动机偏激先进本领

在气动性能方面,AES100发动机摄取了三维叶片设想本领,优化了叶片构型,提高了压气机和涡轮部件遵守;在压气机上摄取可调导叶设想、轴流和离心之间竖立放气阀门,提高了发动机中低转速气动踏实性;毁灭室摄取低羞耻小流量离心喷嘴,获取了邃密的毁灭室遵守和出口温度场;摄取了多腔回流畅说念、冲击、气膜等多种组合冷却形貌的涡轮叶片冷却设想,得到了较高的冷却遵守,提高了整机轮回参数;发动机耗油率、功重比等参数与国际先进水平十分。

在提高可靠性方面,AES100发动机的燃气涡轮和能源涡轮摄取带轴承共腔结构的涡轮间过渡段支承布局,镌汰发动机轴向长度,简化了发动机构型;附件机匣摄取了管路内置和成附件集成化有贪图,使外部管路减少了70%;通过对冲击、气膜和发散组合冷却的布局优化,大幅诽谤了毁灭室壁温,提高了可靠性和寿命;部分零部件摄取了整环结构,无余量合座精密铸变成形,减少零件数目。

AES100发动机本领方针

在安全性方面,证实适航规矩要求,AES100发动机开展了适航妥当性本领接洽,遴选了多项安全设想措施。其数控系统摄取了全权限数字式电子适度系统,要紧传感器、电液伺服阀、软件、超转保护电路等均摄取了豪阔度设想,进步了系统的安全性;通过叶片包容性设想,幸免因负载丢失导致涡轮闹翻击穿机匣,提高了发动机安全裕度;压气机叶片摄取了多学科优化设想,提高了叶片抗外物毁伤能力,使发动机能妥当愈加恶劣的外部环境;燃油系统、滑油系统以及成附件均摄取了防火设想,确保发动机安全;通过摄取抗羞耻设想,提高了燃油系统伺服机构的抗燃油羞耻能力。

AES100发动机

在环境妥当方面,AES100发动机针对中国地域稠密,高原环境多的特色,留有较大的设想功率裕度,能保证在我国的盛大畛域使用;合座气动和构型布局具有较大的功率增长后劲,可通过更换增大流量的压气机,进行妥当性纠正,扫尾功率增长;为妥当结冰环境,进气安装摄取了多层结构,使进气机匣与滑油箱、防冰系长入体化,同期具备防冰功能和滑油储存功能。毁灭室优化了涡流器与燃油喷嘴匹配,在提高毁灭遵守的同期还大幅减少发动机在大功率景色下的羞耻排放。

在保险性和维修性方面,发动机摄取了单元体设想,可较精真金不怕火地扫尾珍爱和维修责任;在不同位置设了多个查验孔,可在不拆下发动机的条目下用孔探仪查验压气机叶片、毁灭室和涡轮叶片;装备机载发动机监控组件和大地分析系统的健康贬责系统,具有性能预测、寿命贬责、振动会诊、润滑系统检测等功能,可极大提高使用维修性。

AES100发动机

2024年9月6日,中国航空发动机集团有限公司( 中国航发 )自主研制的1000kW级民用涡轴发动机AES100在北京获颁中国民用航空局型号及格证。AES100发动机是我国第一型严格按照国际通行适航方法自主研制、具有十足自主学问产权的先进民用涡轴发动机,设想功率1100kW、耗油率0.276kg/(kW·h)、首翻期3000h,摄取先进材料和功能部件,具有高遵守、低油耗、长命命、高安全性等上风,可餍足双发5~6t级直升机和单发3~4t级直升机能源需求,综合性能达到现代国际先进水平。AES100发动机成功取证,美丽着我国具备按照国际通行适航方法自主研制先进民用涡轴发动机的能力。

AES100获颁中国民用航空局型号及格证

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发布于:辽宁省




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