1983年9月(yue),美國(guo)空軍同(tong)時(shi)授予(yu)普·惠(hui)公(gong)司和通(tong)用(yong)(yong)(yong)電氣公(gong)司金額各為(wei)(wei)2億(yi)美元,為(wei)(wei)期(qi)50個月(yue)的(de)(de)驗(yan)證(zheng)機合同(tong)。普·惠(hui)公(gong)司的(de)(de)PW5000是(shi)一種強調(diao)應用(yong)(yong)(yong)成熟(shu)技術(shu)(shu)的(de)(de)常(chang)規(gui)設計;而通(tong)用(yong)(yong)(yong)電氣公(gong)司的(de)(de)GE37則(ze)是(shi)一種新(xin)穎的(de)(de)變循環發動機,其涵道比(bi)可在0~0.25之間(jian)變化(hua)。后來,這兩種驗(yan)證(zheng)機分別編號為(wei)(wei)YF119和YF120,并(bing)于1986年10月(yue)和1987年5月(yue)開始地面(mian)試(shi)驗(yan)。經過廣(guang)泛(fan)的(de)(de)地面(mian)試(shi)驗(yan)和安裝在YF-22和YF-23上的(de)(de)初步飛行(xing)試(shi)驗(yan)后,1991年4月(yue),F-22/F119組合被選(xuan)中。據美軍方(fang)有關人士談到(dao)選(xuan)擇F119的(de)(de)原因時(shi)說,F120技術(shu)(shu)復(fu)雜,尚未經實際驗(yan)證(zheng),因而研(yan)制(zhi)風險(xian)較(jiao)大(da),而且變循環設計也增(zeng)加了結構和控制(zhi)系統的(de)(de)復(fu)雜性和重量(liang),因而維修比(bi)較(jiao)困難,壽命期(qi)費(fei)用(yong)(yong)(yong)較(jiao)高(gao)。在選(xuan)擇時(shi),風險(xian)和費(fei)用(yong)(yong)(yong)是(shi)主要考慮,技術(shu)(shu)先進性沒(mei)有起到(dao)關鍵作用(yong)(yong)(yong)。在此之前(qian),F119已積累3000多地面(mian)試(shi)驗(yan)小(xiao)時(shi),其中1500h帶二(er)元矢量(liang)噴管試(shi)驗(yan)。
在F119上(shang)采(cai)用(yong)的(de)新技術主(zhu)要有(you):三(san)維(wei)粘性(xing)葉輪(lun)機設(she)計方法、整體(ti)葉盤結構、高紊流度強旋流主(zhu)燃(ran)(ran)燒室(shi)頭部、浮壁(bi)燃(ran)(ran)燒室(shi)結構、高低壓(ya)渦輪(lun)轉向相反、整體(ti)式加(jia)力(li)燃(ran)(ran)燒室(shi)設(she)計、二元(yuan)矢量噴管和第三(san)代雙余度FADEC。此外,還采(cai)用(yong)了(le)耐(nai)(nai)溫(wen)1070~1100℃的(de)第三(san)代單(dan)晶渦輪(lun)葉片材料(liao)(liao)(liao)、雙性(xing)能(neng)(neng)熱處(chu)理渦輪(lun)盤、阻燃(ran)(ran)鈦合(he)(he)金AlloyC、高溫(wen)樹脂基材料(liao)(liao)(liao)外涵(han)機匣以(yi)及用(yong)陶瓷(ci)基復合(he)(he)材料(liao)(liao)(liao)或碳-碳材料(liao)(liao)(liao)的(de)一(yi)些靜止結構。在研(yan)(yan)(yan)制(zhi)中(zhong),注(zhu)意(yi)了(le)性(xing)能(neng)(neng)與(yu)可(ke)靠(kao)性(xing)、耐(nai)(nai)久性(xing)和維(wei)修(xiu)(xiu)(xiu)性(xing)之間的(de)恰當平(ping)衡。與(yu)F100-PW-220相比,F119的(de)外場可(ke)更換件拆(chai)卸率(lv)(lv)、返修(xiu)(xiu)(xiu)率(lv)(lv)、提前換發(fa)率(lv)(lv)、維(wei)修(xiu)(xiu)(xiu)工時(shi)(shi)、平(ping)均維(wei)修(xiu)(xiu)(xiu)間隔時(shi)(shi)間和空中(zhong)停車率(lv)(lv)分(fen)別(bie)改進50%、74%、33%、63%、62%和29%。新的(de)四階段研(yan)(yan)(yan)制(zhi)程序和綜合(he)(he)產(chan)品研(yan)(yan)(yan)制(zhi)方法保證(zheng)發(fa)動機研(yan)(yan)(yan)制(zhi)結束時(shi)(shi)即(ji)具(ju)有(you)良好的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)、耐(nai)(nai)久性(xing)和維(wei)修(xiu)(xiu)(xiu)性(xing)并能(neng)(neng)順利轉入批量生產(chan)。在研(yan)(yan)(yan)制(zhi)中(zhong),為(wei)滿足(zu)提高推(tui)力(li)的(de)要求而(er)增大(da)風(feng)扇(shan)直徑,還遇到了(le)風(feng)扇(shan)效率(lv)(lv)低、耗油率(lv)(lv)高和低壓(ya)渦輪(lun)應力(li)大(da)的(de)問(wen)題。預計,1994年中(zhong)開(kai)始初(chu)步(bu)飛行試驗,此時(shi)(shi)F119將(jiang)再積累3000地面試驗小時(shi)(shi)。1997年交(jiao)付第1臺生產(chan)型發(fa)動機,裝F119的(de)F-22戰斗機將(jiang)于(yu)2002年具(ju)備初(chu)步(bu)作戰能(neng)(neng)力(li)。
1982年(nian)(nian)(nian),美(mei)國空軍提(ti)(ti)出(chu)"先(xian)進(jin)戰術戰斗機(ji)(ji)(ATF)"計(ji)劃(hua),當時,洛克希德、波音(yin)、通用動(dong)(dong)(dong)力公(gong)司(si)聯合提(ti)(ti)出(chu)的(de)YF-22方(fang)案與(yu)諾斯羅普(pu)、麥道公(gong)司(si)聯合提(ti)(ti)出(chu)的(de)YF-23方(fang)案參(can)與(yu)投標競(jing)爭(zheng),發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)方(fang)面(mian)則(ze)有美(mei)國普(pu)惠與(yu)GE公(gong)司(si)為(wei)(wei)此(ci)(ci)分別提(ti)(ti)出(chu)推(tui)重比(bi)為(wei)(wei)10一級、推(tui)力為(wei)(wei)133.6千牛的(de)PW5000(XF119)、GE37(X120)發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)參(can)加(jia)競(jing)爭(zheng)。XF119零組件的(de)生(sheng)產始于(yu)1985年(nian)(nian)(nian)9月(yue),第1臺(tai)發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)FX601于(yu)1986年(nian)(nian)(nian)10月(yue)進(jin)行首次臺(tai)架(jia)試(shi)車。為(wei)(wei)了進(jin)行飛(fei)機(ji)(ji)飛(fei)行評估,兩公(gong)司(si)又分別發(fa)(fa)(fa)展(zhan)了用于(yu)飛(fei)行試(shi)驗的(de)發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)YF119、YF120。經(jing)過幾年(nian)(nian)(nian)的(de)開(kai)發(fa)(fa)(fa)研(yan)(yan)制(zhi)后,1990年(nian)(nian)(nian)6月(yue)、9月(yue)YF-23、YF-22相繼首飛(fei)并(bing)進(jin)行對(dui)比(bi)試(shi)飛(fei)驗證(zheng)評估,1991年(nian)(nian)(nian)4月(yue)23日美(mei)國空軍宣布選中(zhong)裝普(pu)惠公(gong)司(si)YF119的(de)YF-22作(zuo)為(wei)(wei)ATF的(de)機(ji)(ji)型。1991年(nian)(nian)(nian)8月(yue)F-22進(jin)入"工(gong)程(cheng)制(zhi)造和(he)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)(EMD)"階段(duan)。從此(ci)(ci),飛(fei)機(ji)(ji)被(bei)命(ming)名為(wei)(wei)F-22,發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)被(bei)命(ming)名為(wei)(wei)F119。在(zai)ATF研(yan)(yan)制(zhi)過程(cheng)中(zhong),飛(fei)機(ji)(ji)重量(liang)與(yu)阻力均增(zeng)(zeng)加(jia)較(jiao)多,為(wei)(wei)此(ci)(ci),要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)推(tui)力相應提(ti)(ti)高(gao)近17%,即(ji)最(zui)大(da)(da)推(tui)力(加(jia)力推(tui)力)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)為(wei)(wei)156千牛,中(zhong)間推(tui)力(不加(jia)力時最(zui)大(da)(da)狀態(tai)下的(de)推(tui)力)為(wei)(wei)105千牛,F119采取(qu)了將XF119的(de)風扇直(zhi)徑稍作(zuo)增(zeng)(zeng)加(jia)以提(ti)(ti)高(gao)15%的(de)風扇空氣(qi)流量(liang),來滿足推(tui)力增(zeng)(zeng)大(da)(da)的(de)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu),為(wei)(wei)此(ci)(ci),發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)涵道比(bi)由0.25增(zeng)(zeng)至0.3。
XF119、YF119在進入EMD階段前總共(gong)完成(cheng)了3000余(yu)小(xiao)時(shi)的(de)整機(ji)試(shi)車,到(dao)1998年(nian)(nian)(nian)6月(yue)(yue)共(gong)進行了8000余(yu)小(xiao)時(shi)。當轉入EMD階段時(shi)(1991年(nian)(nian)(nian)8月(yue)(yue)3日(ri)(ri)),普惠(hui)公司獲得研制9臺F119試(shi)驗發(fa)動(dong)機(ji)與33臺飛行試(shi)驗發(fa)動(dong)機(ji)的(de)13.75億美元的(de)EMD合同。按當時(shi)空軍需要2000套以上的(de)動(dong)力裝置(包括備件)來計算,普惠(hui)公司將獲得120億美元的(de)收入。1992年(nian)(nian)(nian)12月(yue)(yue)17日(ri)(ri)首臺EMD F119發(fa)動(dong)機(ji)首次試(shi)車,1997年(nian)(nian)(nian)9月(yue)(yue)7日(ri)(ri)裝F119-PW-100的(de)F-22首飛,從此,F119-PW-100開始了長達(da)數(shu)年(nian)(nian)(nian)的(de)飛行試(shi)驗計劃。
F119的(de)(de)主要(yao)性(xing)能(neng)參數為(wei):最(zui)大(da)(da)推(tui)力156千(qian)牛,中間推(tui)力105千(qian)牛,總壓(ya)比35,涵(han)道比0.3,渦(wo)輪前溫度1577℃~1677℃,最(zui)大(da)(da)直(zhi)徑1.13米,長度4.826米,重量1360千(qian)克。與普(pu)惠公司為(wei)第3代戰斗機F-15、F-16研制的(de)(de)推(tui)重比為(wei)8一(yi)級(ji)(ji)的(de)(de)F100發動機相比,F119在總級(ji)(ji)數、零件(jian)數、推(tui)重比等均有較大(da)(da)的(de)(de)改進,見表1。
與F119相競爭的YF120發(fa)(fa)動機(ji)為變循環(huan)(huan)發(fa)(fa)動機(ji),在(zai)(zai)(zai)(zai)第(di)2級風扇(shan)(shan)后(hou)有(you)一可(ke)(ke)調外(wai)(wai)(wai)涵(han)出氣(qi)(qi)環(huan)(huan),在(zai)(zai)(zai)(zai)高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)機(ji)中,第(di)1級轉子葉(xie)(xie)片(pian)作得(de)較長,其后(hou)有(you)一外(wai)(wai)(wai)涵(han)出氣(qi)(qi)環(huan)(huan),在(zai)(zai)(zai)(zai)發(fa)(fa)動機(ji)工作時(shi),第(di)1級高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)機(ji)后(hou)的放氣(qi)(qi)環(huan)(huan)始終打開(kai),因此,第(di)1級高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)機(ji)轉子起到風扇(shan)(shan)的作用。在(zai)(zai)(zai)(zai)低工況下,風扇(shan)(shan)的可(ke)(ke)調外(wai)(wai)(wai)涵(han)放氣(qi)(qi)環(huan)(huan)打開(kai),使涵(han)道比(bi)加(jia)大(da)以獲(huo)得(de)低的耗油率;在(zai)(zai)(zai)(zai)大(da)工況時(shi),該(gai)放氣(qi)(qi)環(huan)(huan)關閉,發(fa)(fa)動機(ji)成為小涵(han)道比(bi)渦扇(shan)(shan)發(fa)(fa)動機(ji),以增(zeng)加(jia)單位(wei)推力(li)。由于YF120的風扇(shan)(shan)、壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)機(ji)均比(bi)F119少(shao)1級,且高、低壓(ya)(ya)渦輪間(jian)無導向葉(xie)(xie)片(pian),因此它(ta)比(bi)F119少(shao)5排葉(xie)(xie)片(pian)。表2列出了YF120和YF119在(zai)(zai)(zai)(zai)結(jie)構上的主(zhu)要差別。
在(zai)F119總體結構設計(ji)中,與普惠公司以往的發動機(ji)相(xiang)比(bi),有二個突出(chu)的變化,一是高壓轉(zhuan)子支撐方式改用(yong)了GE公司慣用(yong)的形式,二是高壓渦輪采(cai)用(yong)了單級。
普惠公(gong)司在(zai)60年代(dai)后期開(kai)始研制(zhi)的(de)民(min)用發(fa)動(dong)機(ji)(JT9D、PW2037、PW4000)及軍(jun)用發(fa)動(dong)機(ji)(F100)中(zhong),高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)轉(zhuan)子均采(cai)(cai)(cai)用1-1-0支(zhi)撐方式(shi),即高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)氣機(ji)前為(wei)滾珠軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng),后支(zhi)點(dian)設(she)(she)在(zai)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)渦(wo)輪前,高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)渦(wo)輪是(shi)懸臂(bei)支(zhi)撐的(de),該軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)負(fu)荷是(shi)通過燃燒(shao)室機(ji)匣傳出(chu)的(de)。這(zhe)種設(she)(she)計不(bu)僅(jin)使發(fa)動(dong)機(ji)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)力(li)框架數多,而且高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)渦(wo)輪軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)由于要裝(zhuang)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)使軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)徑(jing)小、且渦(wo)輪盤是(shi)懸臂(bei)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de),給轉(zhuan)子動(dong)力(li)學設(she)(she)計帶來困難(nan)。GE公(gong)司的(de)發(fa)動(dong)機(ji)(軍(jun)用的(de)有F101、110、F404,民(min)用的(de)有CFM56)中(zhong),高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)轉(zhuan)子則采(cai)(cai)(cai)用了1-0-1支(zhi)撐方式(shi),即轉(zhuan)子的(de)后支(zhi)點(dian)設(she)(she)在(zai)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)渦(wo)輪后,且采(cai)(cai)(cai)用了中(zhong)介軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng),即該軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)外環固(gu)定(ding)于高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)轉(zhuan)子上(shang),內環固(gu)定(ding)于低(di)壓(ya)(ya)(ya)轉(zhuan)子上(shang),這(zhe)種布局不(bu)僅(jin)可(ke)減少一個(ge)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)力(li)框架,而且高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)渦(wo)輪軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)徑(jing)可(ke)作得很大,增加了轉(zhuan)子剛性,它的(de)缺點(dian)是(shi)中(zhong)介軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)潤滑與(yu)封嚴較為(wei)復(fu)雜些。
普惠(hui)公司在F119發動機的(de)(de)(de)(de)總體設(she)計中(zhong)(zhong),一改(gai)以往(wang)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)法,將(jiang)高壓轉(zhuan)子的(de)(de)(de)(de)支撐方(fang)(fang)式改(gai)用了(le)GE公司慣(guan)用的(de)(de)(de)(de)1-0-1且后支點為中(zhong)(zhong)介軸承的(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)式,在該公司最新的(de)(de)(de)(de)民用發動機PW8000中(zhong)(zhong)也(ye)采用了(le)1-0-1高壓轉(zhuan)子支撐方(fang)(fang)式,這一設(she)計變化(hua),值得注(zhu)意。
高壓(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)設計中(zhong),普惠公(gong)司(si)在(zai)60年代后期(qi)開(kai)始研制的(de)發(fa)動機(ji),例如(ru)它(ta)的(de)大(da)(da)型民用發(fa)動機(ji)JT9D、PW2037、PW4000以(yi)及軍用發(fa)動機(ji)F100均采用了雙級(ji)設計,這種設計,使(shi)每級(ji)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)負(fu)荷小(xiao),渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)效率要大(da)(da)些(xie),但(dan)帶來零件(jian)多,重(zhong)量增大(da)(da)的(de)缺點。GE公(gong)司(si)則(ze)在(zai)同時期(qi)研制的(de)發(fa)動機(ji)(軍用F101、F110、F404和民用CFM56)中(zhong),均采用了單(dan)級(ji)高壓(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun),雖然渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)效率稍(shao)低,但(dan)使(shi)發(fa)動機(ji)結構簡(jian)單(dan),零件(jian)數,重(zhong)量輕等。在(zai)F119設計中(zhong),普惠公(gong)司(si)一改以(yi)往的(de)作法(fa),采用了單(dan)級(ji)高壓(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)設計,這一改變也是為了提高推重(zhong)比(bi)。
⒈風扇(shan)3級,第1級風扇(shan)葉(xie)(xie)(xie)(xie)片采用(yong)寬弦、空(kong)心設計,與用(yong)于B777的(de)PW4084發動機(ji)上的(de)空(kong)心葉(xie)(xie)(xie)(xie)片結構相同,即(ji)葉(xie)(xie)(xie)(xie)片由葉(xie)(xie)(xie)(xie)盆(pen)、葉(xie)(xie)(xie)(xie)背兩(liang)塊(kuai)型(xing)板經擴(kuo)散連接法連接成整體葉(xie)(xie)(xie)(xie)片,在連接前,先將(jiang)兩(liang)板接合面(mian)處(chu)縱向地銑出幾條槽道形成空(kong)腔。這種空(kong)心葉(xie)(xie)(xie)(xie)片的(de)空(kong)心度較(jiao)小。
用(yong)鈦合金制(zhi)的(de)(de)3級風扇(shan)轉(zhuan)子均采用(yong)了整(zheng)體葉(xie)盤結構。單(dan)個加(jia)工好的(de)(de)葉(xie)片(pian)用(yong)線性(xing)摩擦焊(han)焊(han)到輪(lun)盤上相應的(de)(de)凸(tu)塊上(凸(tu)塊與葉(xie)片(pian)底(di)部均留有少量(liang)(liang)加(jia)工余(yu)(yu)量(liang)(liang)),焊(han)好后再將(jiang)多余(yu)(yu)的(de)(de)材料磨去形(xing)成(cheng)完整(zheng)的(de)(de)整(zheng)體葉(xie)盤,羅(luo)-羅(luo)公(gong)司也采用(yong)這種加(jia)工方法(fa)。在(zai)YF-22進行驗證飛行時所用(yong)的(de)(de)YF119中,僅第2、3級風扇(shan)采用(yong)了整(zheng)體葉(xie)盤。
為保證風扇(shan)(shan)機匣剛性(xing)均(jun)(jun)勻(yun),保持(chi)較均(jun)(jun)勻(yun)的葉尖間隙,風扇(shan)(shan)機匣作(zuo)成整環的,為此,風扇(shan)(shan)轉子作(zuo)成可(ke)拆(chai)卸的,即第2級(ji)盤(pan)前、后(hou)均(jun)(jun)帶鼓(gu)環,分別與第1、3級(ji)盤(pan)連接。
風(feng)扇進口處采用(yong)了可(ke)變彎(wan)度的(de)進口導流葉片(pian),其結構與(yu)F100的(de)類似(si)。第3級(ji)靜葉均采用(yong)了彎(wan)曲(qu)設計(ji),這(zhe)種設計(ji)也(ye)用(yong)于PW4084。
⒉高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣機(ji)(ji)6級,采(cai)用高級壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)比設計,6級轉子全采(cai)用整體(ti)葉盤結構。進口導(dao)葉與第1、2級導(dao)葉是可調(diao)節(jie)的(de)(de),前(qian)機(ji)(ji)匣(xia)采(cai)用了(le)阻燃"Alloy C"鈦合金(jin)以減輕重(zhong)量。為(wei)增(zeng)加高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣機(ji)(ji)出口處(chu)機(ji)(ji)匣(xia)(該處(chu)直徑(jing)最小,形成(cheng)了(le)縮腰)的(de)(de)縱(zong)向剛性,燃燒室(shi)機(ji)(ji)匣(xia)前(qian)伸到(dao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣機(ji)(ji)的(de)(de)3級處(chu),使壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣機(ji)(ji)后機(ji)(ji)匣(xia)具有雙層(ceng)結構,外層(ceng)傳遞(di)負荷,內層(ceng)僅(jin)作為(wei)氣流的(de)(de)包(bao)容(rong)環,這種結構在大型高涵道比渦扇(shan)發動機(ji)(ji)中得到(dao)廣泛(fan)采(cai)用。
⒊燃燒室短環形,火焰筒為(wei)雙層(ceng)浮壁(bi)式,外(wai)層(ceng)為(wei)整體(ti)環形殼(ke)體(ti),在(zai)(zai)殼(ke)體(ti)與(yu)(yu)(yu)燃氣(qi)接觸(chu)的(de)壁(bi)面上鉚焊有(you)薄(bo)板(ban)(ban),薄(bo)板(ban)(ban)與(yu)(yu)(yu)殼(ke)體(ti)間留有(you)一定的(de)縫隙,使冷卻兩者的(de)空氣(qi)由縫中(zhong)流過。為(wei)了使薄(bo)板(ban)(ban)在(zai)(zai)工作(zuo)中(zhong)能在(zai)(zai)圓周(zhou)與(yu)(yu)(yu)長(chang)度上自(zi)由膨脹(zhang),薄(bo)板(ban)(ban)在(zai)(zai)圓周(zhou)與(yu)(yu)(yu)長(chang)度上均切成一段段的(de),形成多(duo)片(pian)瓦塊狀的(de)薄(bo)板(ban)(ban),因此這種火焰筒又可稱為(wei)瓦片(pian)式火焰筒。
采用浮壁式火(huo)焰(yan)筒(tong)可改善火(huo)焰(yan)筒(tong)的工作(zuo)條(tiao)件,不僅可提高火(huo)焰(yan)筒(tong)的壽命,與燃氣(qi)接觸的瓦(wa)片(pian)燒壞后(hou)還可更換,而且還可使排(pai)氣(qi)污染物減少。這種(zhong)結(jie)構己在V2500、PW4084等民用發(fa)動(dong)機上采用。
⒋高(gao)壓渦輪(lun)單級(ji),工作(zuo)葉片用(yong)普惠公司的(de)(de)(de)第(di)3代單晶材料制成,采用(yong)了(le)先進的(de)(de)(de)氣膜冷卻(que)技術(shu)。渦輪(lun)盤(pan)采用(yong)雙重熱(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)以適應外緣(yuan)與輪(lun)心(xin)(xin)的(de)(de)(de)不同要求,即外緣(yuan)采用(yong)了(le)提(ti)高(gao)損(sun)傷(shang)容限能(neng)力的(de)(de)(de)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li),以適應榫槽可能(neng)出(chu)現的(de)(de)(de)微裂紋(wen);輪(lun)心(xin)(xin)部分則(ze)采用(yong)提(ti)高(gao)強度(du)的(de)(de)(de)熱(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li),這種(zhong)在(zai)一個(ge)零件上采用(yong)兩種(zhong)要求不同的(de)(de)(de)熱(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li),實屬(shu)罕見。工作(zuo)葉片葉尖噴(pen)涂有一層耐磨涂層(在(zai)XF119上沒有采用(yong)),以減(jian)少性能(neng)的(de)(de)(de)衰(shuai)退率(lv),這種(zhong)措施(shi)在(zai)大(da)型(xing)民(min)用(yong)渦扇發動機中應用(yong)較多。
⒌低壓(ya)(ya)渦(wo)輪單級,與(yu)高壓(ya)(ya)渦(wo)輪轉(zhuan)(zhuan)向(xiang)相反(fan)。這(zhe)種將高、低壓(ya)(ya)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)作(zuo)成對(dui)轉(zhuan)(zhuan)的(de)(de)結構,當飛(fei)機機動飛(fei)行時(shi)作(zuo)用(yong)于兩(liang)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)上的(de)(de)陀螺(luo)力(li)矩(ju)會相互抵消大(da)部(bu)分,因(yin)此可(ke)減(jian)少(shao)外(wai)傳到飛(fei)機機身的(de)(de)力(li)矩(ju);另(ling)外(wai),對(dui)裝于兩(liang)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)間的(de)(de)中(zhong)介軸(zhou)承,軸(zhou)承內(nei)、外(wai)環轉(zhuan)(zhuan)向(xiang)相反(fan)時(shi),會大(da)大(da)降(jiang)低保持架與(yu)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)組合體相對(dui)內(nei)、外(wai)環的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)速,對(dui)軸(zhou)承的(de)(de)工作(zuo)有利,但增加了封嚴的(de)(de)難度。理論上,高、低壓(ya)(ya)渦(wo)輪對(dui)轉(zhuan)(zhuan)時(shi),可(ke)以不要低壓(ya)(ya)渦(wo)輪導(dao)向(xiang)器(YF120上即無),但F119上仍然(ran)采用(yong)了導(dao)向(xiang)器。低壓(ya)(ya)渦(wo)輪輪盤中(zhong)心開有大(da)孔,以便安裝高壓(ya)(ya)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)的(de)(de)后軸(zhou)承(中(zhong)介軸(zhou)承),這(zhe)與(yu)F404、M88發(fa)動機的(de)(de)結構類似。
⒍加力燃燒室分三(san)區,加力筒(tong)體(ti)采(cai)(cai)用(yong)"Alloy C"阻燃鈦(tai)合(he)金以減輕重量(liang),筒(tong)體(ti)內作有隔熱套(tao)筒(tong),兩者間(jian)的縫隙中(zhong)流過外(wai)涵空(kong)氣(qi)(qi)對(dui)筒(tong)體(ti)進行(xing)冷卻(que),在(zai)YF119上(shang)(shang)采(cai)(cai)用(yong)外(wai)部(bu)導(dao)(dao)管(guan)引冷卻(que)空(kong)氣(qi)(qi)對(dui)筒(tong)體(ti)進行(xing)冷卻(que),在(zai)F119上(shang)(shang)取消了(le)外(wai)部(bu)導(dao)(dao)管(guan)。
⒎尾(wei)噴(pen)(pen)管(guan)(guan)二(er)元收斂-擴張矢(shi)量(liang)噴(pen)(pen)管(guan)(guan),噴(pen)(pen)管(guan)(guan)上(shang)、下的收擴式調節(jie)片可單獨(du)控(kong)制(zhi)(zhi)喉道(dao)與出口面積,且當(dang)上(shang)、下調節(jie)片同時向上(shang)或向下擺動(dong)時,可改變排氣流的方(fang)(fang)向,從而改變推(tui)力的方(fang)(fang)向。發(fa)動(dong)機(ji)的推(tui)力能(neng)在(zai)飛機(ji)的俯仰方(fang)(fang)向±20°內偏(pian)轉,從+20°到-20°的行程(cheng)中只需1秒鐘。推(tui)力和矢(shi)量(liang)由雙余度全權限數字電子(zi)控(kong)制(zhi)(zhi)系統控(kong)制(zhi)(zhi),用(yong)由煤油作介質(zhi)的作動(dong)筒來操(cao)縱。調節(jie)片設計成可減少雷達散射(she)截(jie)面積;為減少紅外信號(hao),對調節(jie)片進行了冷(leng)卻。尾(wei)噴(pen)(pen)管(guan)(guan)也采用(yong)"Alloy C"阻燃鈦合金以減輕重量(liang)。
⒏ 燃油控(kong)制(zhi)系統(tong) 為(wei)第3代雙余度全權(quan)限(xian)數字電(dian)子控(kong)制(zhi)系統(tong)。
⒈維(wei)修(xiu)性在F119設(she)計中,特別強調了維(wei)修(xiu)性,例如大(da)部分(fen)附件(jian)包括(kuo)燃油泵和控制系統均作(zuo)成外場可(ke)更換組(zu)件(jian)(LRU),每個LRU拆(chai)換時間(jian)不(bu)(bu)超(chao)過20分(fen)鐘(zhong),所(suo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)具(ju)(ju)僅是(shi)11種標準(zhun)手(shou)動(dong)工(gong)(gong)具(ju)(ju);在外場維(wei)修(xiu)時需進行拆(chai)裝的(de)(de)(de)(de)緊(jin)固(gu)件(jian)不(bu)(bu)允(yun)許用(yong)(yong)保險絲、開口(kou)銷;由(you)于(yu)(yu)采用(yong)(yong)"B"型螺(luo)母,擰螺(luo)母時可(ke)不(bu)(bu)采用(yong)(yong)限扭扳手(shou);孔探儀的(de)(de)(de)(de)座孔設(she)計成無螺(luo)紋(wen)內置(zhi)式的(de)(de)(de)(de);所(suo)有(you)導管(guan)、導線均用(yong)(yong)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)顏色予以(yi)(yi)區(qu)分(fen);滑油箱(xiang)裝有(you)目視的(de)(de)(de)(de)油位指(zhi)示器;連(lian)接件(jian)作(zuo)成能(neng)快卸(xie)快裝的(de)(de)(de)(de)結(jie)構;自動(dong)化的(de)(de)(de)(de)綜合診(zhen)斷(duan)系統;在外場無須對附件(jian)進行調整與微調;以(yi)(yi)計算機(ji)為基礎的(de)(de)(de)(de)培訓系統;電子技術(shu)(即光盤(pan))文件(jian);具(ju)(ju)有(you)抗(kang)外物擊傷與抗(kang)銹蝕能(neng)力(li);壓氣機(ji)機(ji)匣水平(ping)對開,以(yi)(yi)便迅速接近內部零件(jian);所(suo)有(you)附件(jian)均置(zhi)于(yu)(yu)發動(dong)機(ji)下部等(deng)。由(you)于(yu)(yu)采用(yong)(yong)了這些措施,使外場級(ji)、中修(xiu)級(ji)的(de)(de)(de)(de)維(wei)修(xiu)工(gong)(gong)作(zuo)減少(shao)75%,基地級(ji)維(wei)修(xiu)所(suo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)具(ju)(ju)減少(shao)60%,平(ping)均工(gong)(gong)具(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)重量減輕40%。
⒉可(ke)(ke)靠(kao)(kao)性(xing)普惠(hui)在設(she)計(ji)F119時,遵循了采(cai)用(yong)"經(jing)過驗(yan)證的(de)(de)技(ji)術",以及(ji)使發動機(ji)結構簡(jian)單和零件數少(shao)的(de)(de)原(yuan)則,因此,它的(de)(de)性(xing)能較(jiao)前一代(dai)發動機(ji)F100有較(jiao)大(da)提高,也采(cai)用(yong)了一些以前發動機(ji)中未采(cai)用(yong)的(de)(de)新技(ji)術,而(er)其可(ke)(ke)靠(kao)(kao)性(xing)比(bi)F100的(de)(de)要高。表(biao)3表(biao)示F119與F100-PW-220相比(bi),其可(ke)(ke)靠(kao)(kao)性(xing)和維修性(xing)的(de)(de)改進(jin)。
風(feng)(feng)扇(shan)3級軸流式(shi)。無進口導流葉片(pian)。風(feng)(feng)扇(shan)葉片(pian)為寬弦設計。
壓(ya)氣機6級(ji)軸流式(shi)。采用整體葉(xie)盤(pan)結構。
燃燒室環形。采用浮壁結構。
高壓渦(wo)輪單級軸流(liu)式(shi)。采用第三代(dai)單晶渦(wo)輪葉片材料(liao)、隔熱涂層和先進冷卻結構。
低(di)壓(ya)渦輪(lun)單(dan)級軸流式(shi)。與高壓(ya)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)對轉(zhuan)(zhuan)。
燃燒室整體式。內、外涵道內各(ge)設單圈噴油環(huan)。
尾噴(pen)管二元矢量收斂-擴張噴(pen)管,在俯仰方(fang)向可作±20°偏(pian)轉。
控制系統(tong)第三代(dai)雙余(yu)度FADEC。
技術數據
F119-PW-100
F119-PW-100
最大(da)加力推力(N) 173400
中間推力(N) 118000
加力耗油率[kg/(daN·h)] 2.40(據估算應為1.80~1.90)
中間(jian)耗油率[kg/(daN·h)] 0.622(據估(gu)算應(ying)為(wei)0.88~0.90)
推重比 10~11.5
涵(han)道比 0.2~0.3
總增壓比 26
渦輪進口(kou)溫(wen)度(℃) 約1700
最大直徑(mm) 1143
長度(mm) 4826
質量(kg) 1360
新(xin)技術、新(xin)工藝和(he)新(xin)材(cai)料的(de)結晶 普惠(hui)公司研(yan)制的(de)F119發動機
F119 Engine for F-22
F119是美國普(pu)(pu)惠(hui)(hui)公(gong)(gong)司為F-22研(yan)制的(de)(de)推重比(bi)10一(yi)(yi)(yi)級的(de)(de)加力式渦扇發動(dong)機(ji),它采(cai)用了普(pu)(pu)惠(hui)(hui)公(gong)(gong)司多(duo)年的(de)(de)經(jing)驗(yan)和(he)新研(yan)究的(de)(de)技術,在(zai)結(jie)(jie)構和(he)性(xing)(xing)能上代表(biao)了當前(qian)最(zui)先進(jin)的(de)(de)戰(zhan)斗(dou)機(ji)發動(dong)機(ji)的(de)(de)水平。去年底,普(pu)(pu)惠(hui)(hui)公(gong)(gong)司為F-22試(shi)飛交付了第一(yi)(yi)(yi)臺生(sheng)產(chan)型F119發動(dong)機(ji),這標志著F119的(de)(de)工程研(yan)制工作即將完成(cheng)。普(pu)(pu)惠(hui)(hui)公(gong)(gong)司開始進(jin)行生(sheng)產(chan)型F119的(de)(de)耐(nai)久(jiu)性(xing)(xing)試(shi)驗(yan)的(de)(de)最(zui)后階段。該(gai)發動(dong)機(ji)在(zai)結(jie)(jie)構和(he)性(xing)(xing)能上較前(qian)一(yi)(yi)(yi)代戰(zhan)斗(dou)機(ji)發動(dong)機(ji)F100有很大(da)提高(gao),而(er)可(ke)靠性(xing)(xing)、耐(nai)久(jiu)性(xing)(xing)和(he)維修性(xing)(xing)也較前(qian)一(yi)(yi)(yi)代向前(qian)邁(mai)進(jin)了一(yi)(yi)(yi)大(da)步。