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从J57双转子涡喷发动机到创纪录GE9X 美国航空发动机研制
时间:2022-08-15 03:08:06|来源:火狐iOS下载 作者:火狐体育苹果版 字号[大][中][小]

  美国是当今世界上研制航空发动机最多、也是实力最强的国家,有多家航空发动机公司,其中两家是世界最著名的公司,即普拉特.惠特尼公司(简称普惠公司)与通用电气公司(简称GE公司),这两家公司均有近百年的发展历程。

  普惠公司是美围联合技术公司(UTC)的一个分公司,是世界上最重要的军用和民用航空发动机的研制、生产与维修的公司,全世界180多个国家的600多家航空公司、7400多家支线个国家的军方在使用普惠公司生产的发动机,同时还研制和生产工业和船用燃气涡轮发动机以及航天推进用发动机。

  GE公司主要从事燃气涡轮发动机的设计、生产、销售和服务业务担,其产品应用在军用飞机、民用飞机、船舶及其它工业领域中,它生产的近40种型号的发动机广泛用于近百型飞机、40余型号的燃气轮机广泛用于船舶及工业领域。

  在美国,航空发动机的设计、生产与发展工作由航空发动机公司承担,国家的研究机构及大学的研究单位主要进行基础理论、前沿技术等研究。对于民用发动机,其研发经费由公司自筹;对于军用发动机,其研发经费则由军方拨款。

  军方的拨款并非易事,通常军方提出新飞机型号的研制任务进行招标,几经考核后,选出两家有实力的单位(可能是一家公司,也可能是两家或三家公司组成的竞标单位)进行竞争,军方向两个竞标单位各拨款1亿美元或更多,让两家均按标书所提的方案,造出实物,然后进行长达半年甚至一年的飞行评估,最后选中夺标型号(包括飞机与发动机)。

  例如美国的联合攻击机JSF在招标中,最后有两家取得进行实物飞行评估的资格,即波音公司提出的X-32方案与洛克希德-马丁联合体的X-35方案,发动机则有普惠的F135与GE的F136。两个候选飞机型号与两个候选发动机型号组成了四个供评审的组合体,经过近一年飞行评估,最后军方宣布装F135发动机的X-35获胜,并将X-35正式命名为F-35,此后飞机与发动机均获得军方的研制与发展经费。

  普惠公司先后研制出的发动机(较有名的)有上世紀50年代初研制的J57双转子涡轮喷气发动机,其民用型称JT3C,用于波音公司的707与DC-8旅客机、B-52轰炸机、KC-135加油机以及F-100、F-101歼击机等种飞机上,共生产了21,170台,是早期生产最多的发动机。由F-101改装成侦察机的RF-101,曾被台湾当局用来对大陆进行侦察,在上世紀5、60年代曾多次被我空军及防空部队击伤,旦于1961-1965年间三次被我军击落,现在北京航空航天大学发动机陈列室中还陈列了该飞机所用的J57发动机残骸。

  1955年普惠公司在J57的基础上,发展了尺寸按比例加大的J75(民用型号为JT4A)双转子涡轮喷气发动机,用于波音707、DC-8旅客机,F-105、F-106歼击机以及U-2高空侦察机。在上世紀60年代,我军曾先后击落入侵我国的U-2侦察机五架,在北京航空航天大学发动机陈列室中还陈列有U-2所用发动机J75的残骸。

  上世紀70年代普惠公司研制了第三代战斗机用的推重比为8.0的带加力燃烧室的F100小涵道比涡轮风扇发动机,装F100发动机的F-15(2台发动机)于1974年投入使用,F100还用于1978年投入使用的F-16(1台发动机)上。F-16不仅在美国空军中服役,还在其它25个国家中使用,截至2018年6月共生产了4604架,是使用最多的高性能战斗机。

  普惠公司为第四代战斗机F-22研制了推重比为10.0的加力式涡轮风扇发动机F119,装F119的F-22于2005年小批量装配美国空军,2009年在生产了187架后拆除了生产装配设备,结朿了F-22的生产。

  普惠公司还为F-35联合攻击机在F119的基础上研制了F135加力式涡轮风扇发动机,F-35有三个型号即用于空军的A型,能短距起垂直降落的B型,用于航空母舰的C型,这三型飞机分别于2016年8月、2015年7月与2019年2月投入使用,截至2019年6月己生产了400余架。

  在民用航空所用的发动机中,普惠公司除上述的用于波音707等客机用的JT3、JT4A外,还在上世紀60年代普研制了用于波音727与波音737-1、-2的JT8D小涵道比涡轮风扇发动机,截至1991年JT8D共生产了12 654台,是上世紀60-80年代使用得最多的民用发动机。

  普惠公司在上世紀60年代研制了大涵道比涡扇发动机JT9D,1970年装JT9D的波音747投入航线运营,开创了民用航空进入了大飞机时代,JT9D也成为首台民用大涵道比涡扇发动机。

  随后普惠公司研发了用于波音747、767的PW4052(1987年),用于A330的PW4164(1994年),用于波音777的PW4084(1995年)。进入21世紀后又研制了齿轮传动的涡轮风扇发动机PW1000G,用于A320neo等客机。

  GE公司先后研制出的发动机(较有名的)有上世紀40年代后期研制的J47涡轮喷气发动机,用于B-47、B-36轰炸机以及F-86佩刀式战斗机。F-86在朝鲜战争中大量使用,因此J47是世界上产量最多的发动机,到1956年停产时,共生产了36 500台。另外,J47还是第1种为美国联邦航空局FAA论定的适用于民用的轴流式涡轮喷气发动机。

  GE公司在上世紀50年代初研制了J79单转子涡轮喷气发动机,该发动机用于F-104、F-4“鬼怪”式战斗机与B-58轰炸机上,1958年投入使用,共生产了17 000余台,其中包括在美国以外生产的3300余台。

  在上世紀60年代,GE公司为美国空军的四发大型运输机C-5A研制了TF39大涵道比涡扇发动机,TF39首次试车于1964年进行,而JT9D首次试车是在1966年12月才进行的,因此,TF39属于世上最早的大涵道比涡轮风扇发动机。C-5A共生产了131架。

  上世纪60年代中期,GE公司在竟标中获得为B-1轰炸机研制F101带加力燃烧室的小涵道比涡扇发动机的任务。F101是GE公司研制的第一型带加力燃烧室的小涵道比涡扇发动机,其核心机为以后的多种发动机所采用。B-1轰炸机于1986年10月投入使用,共生产了104架。

  在民用方面,GE公司以用于C-5A的TF39作基础,研发了他们的第一种用于旅客机的大涵道比涡轮风扇发动机CF6,其第一个型号CF6-6于1971年8月装在DC-10飞机上投入使用,隨后发展了用于波音767的CF6-80A,用于A300、波音747、767的CF6-80C2,用于A330的CF6-80E1,用于波音777的GE90等发动机。GE90发展型GE90-115B的达到511千牛,曾是世界上推力最大的发动机,目前其记录己被GE9X所取代(2017年11月10日GE9X在台架试车中推力达到597.4kN)。

  为满足21世紀“绿色航空”的要求,GE公司研发了经济性好、排污低的GEnx发动机,用于波音公司的787“梦幻”客机,787客机于2008年6月投入运营。目前GE公司正在为波音公司的最新客机777X研制GE9X发动机,777X计划于2020年投入运营。

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