F110渦扇(shan)發動機(ji)是美國通用(yong)(yong)電氣公(gong)司從轟(hong)炸機(ji)用(yong)(yong)的(de)(de)F101改(gai)型而來(lai)的(de)(de)戰斗機(ji)用(yong)(yong)的(de)(de)加力渦扇(shan)發動機(ji)。
美國(guo)卡特政府決(jue)定停(ting)止B-1A/F101-GE-100計劃和美國(guo)第一(yi)線戰斗機(ji)用的TF30和F100發(fa)動機(ji)存在(zai)大量(liang)耐久性(xing)、可靠性(xing)和操縱性(xing)問(wen)題(ti),是促使通(tong)用電氣公司(si)作這(zhe)一(yi)改型工作的主要原因。該(gai)公司(si)在(zai)1976年就自籌資金(jin)制造了一(yi)臺F101X驗(yan)證(zheng)機(ji),其熱力參數與F100發(fa)動機(ji)的相(xiang)似(si),與原來的F101-GE-100相(xiang)比(bi)(bi),減小(xiao)了涵(han)道比(bi)(bi),提高了增(zeng)壓比(bi)(bi)。
隨著軍(jun)方對(dui)戰斗機(ji)(ji)的(de)戰備(bei)狀態和全壽命期費(fei)用的(de)關心日(ri)益(yi)增(zeng)強(qiang),美國空軍(jun)實施(shi)了改型戰斗機(ji)(ji)發動(dong)機(ji)(ji)計劃,并與通用電(dian)氣(qi)公司簽(qian)訂一項有限(xian)的(de)研制(zhi)合(he)同,價值8000萬(wan)美元,包(bao)括3臺原型機(ji)(ji),編號為F101DFE。這項研制(zhi)計劃的(de)目標是:
(1)鑒定F-16和F-14飛機(ji)/發動(dong)機(ji)在實際飛機(ji)中的匹配能力,包括性(xing)能和作(zuo)戰適用(yong)性(xing);
(2)通過加(jia)速(su)任務試驗確定(ding)發(fa)動(dong)機的耐(nai)久性;
(3)根據驗證的(de)能力,提出生產型(xing)發動機(ji)的(de)型(xing)號(hao)規(gui)范。
如果計劃成(cheng)功,那(nei)么將提供足夠的(de)數據(ju),以使進入全面工程研制階段的(de)風(feng)險減(jian)到(dao)最小。
經過1980年和1981年兩年的(de)(de)廣(guang)泛試(shi)(shi)驗,達(da)到或部分超過了預(yu)期的(de)(de)目標。在(zai)(zai)F-16飛(fei)(fei)(fei)機(ji)上的(de)(de)試(shi)(shi)飛(fei)(fei)(fei)結(jie)(jie)果(guo)(guo)證明(ming),F101DFE無需作重大改進就可以裝(zhuang)在(zai)(zai)這(zhe)種飛(fei)(fei)(fei)機(ji)上使用。在(zai)(zai)F-14飛(fei)(fei)(fei)機(ji)上的(de)(de)試(shi)(shi)飛(fei)(fei)(fei)結(jie)(jie)果(guo)(guo)表(biao)明(ming),飛(fei)(fei)(fei)機(ji)的(de)(de)留空時間和作戰半徑都(dou)比裝(zhuang)原來TF30發動(dong)機(ji)的(de)(de)增(zeng)加25%。在(zai)(zai)試(shi)(shi)飛(fei)(fei)(fei)中(zhong),發動(dong)機(ji)無需調整,并且油門桿的(de)(de)使用不受限制。在(zai)(zai)1982年12月的(de)(de)一次試(shi)(shi)驗中(zhong),完成了5004個總累積循環(TAC),其熱端(duan)部件壽命(ming)為當(dang)時新采購的(de)(de)F100發動(dong)機(ji)的(de)(de)三倍。
基(ji)于上述結果(guo),通(tong)用(yong)電氣公司(si)又得到了一項在(zai)空軍替換戰斗(dou)機(ji)發(fa)動機(ji)計劃下的(de)全面研制合(he)同,價值(zhi)9300萬(wan)美(mei)元,為(wei)期兩(liang)年,發(fa)動機(ji)正(zheng)式編(bian)號為(wei)F110,與普拉特·惠特尼公司(si)F100發(fa)動機(ji)的(de)改(gai)進型競(jing)爭用(yong)于新生產的(de)F-15和(he)F-16戰斗(dou)機(ji)。這(zhe)項全面研制計劃的(de)重點是實現系統(tong)最佳化,確(que)定供F-15、F-16和(he)F-14用(yong)的(de)F110發(fa)動機(ji)的(de)最終構型,并繼續(xu)進行(xing)高空模擬試驗(yan)、加(jia)速(su)任務試驗(yan)和(he)各種環境試驗(yan)。
F110發動機已于1985年初定型投產(chan)并開始(shi)交付。
與F101-GE-100發動機(ji)相比,F110有以下幾方面的(de)(de)改(gai)變:風扇由(you)2級改(gai)為3級,壓比提(ti)高(gao)(gao)到(dao)3.2,直徑減(jian)小(xiao)到(dao)970mm,涵道比由(you)2.01減(jian)到(dao)0.87;為適應低壓轉子轉速提(ti)高(gao)(gao),重(zhong)(zhong)新設計了(le)(le)低壓渦(wo)輪;為滿足戰(zhan)斗機(ji)機(ji)動飛(fei)行要求(qiu),設計過載提(ti)高(gao)(gao)到(dao)10;對(dui)(dui)控制(zhi)系統(tong)作了(le)(le)改(gai)進,增加了(le)(le)備份(fen)裝(zhuang)置(zhi);為適應F-14、F-16和特別是(shi)(shi)F-15飛(fei)機(ji)的(de)(de)機(ji)體(ti),對(dui)(dui)外部(bu)尺(chi)寸、管線和防冰系統(tong)作了(le)(le)必要的(de)(de)修改(gai);最(zui)后,也是(shi)(shi)很容易被忽略的(de)(de)一點,就是(shi)(shi)為了(le)(le)減(jian)輕重(zhong)(zhong)量(liang)而不犧牲耐久性(xing),對(dui)(dui)核心機(ji)以外的(de)(de)幾乎所有部(bu)件和系統(tong)都(dou)采取了(le)(le)減(jian)重(zhong)(zhong)措施。
1984年(nian)2月,美國空(kong)軍按照雙承包商采購(gou)策略,決定對F-15和(he)(he)F-16戰斗機發動機的采購(gou)在F100和(he)(he)F110之間按一定比例分(fen)配(pei)。在1985年(nian)采購(gou)的160臺(tai)中(zhong),75%為(wei)(wei)F110,25%為(wei)(wei)F100。從此,開始了(le)一場發動機大戰(Great Engine War)。到1994年(nian)為(wei)(wei)止,F110共獲(huo)(huo)訂貨(huo)1065臺(tai),F100為(wei)(wei)1021臺(tai),基本上平(ping)分(fen)秋色。但(dan)通用(yong)電氣(qi)公(gong)司聲稱(cheng)它(ta)獲(huo)(huo)得勝利,因為(wei)(wei)在1000多架F-16C/D戰斗機中(zhong),該公(gong)司提供(gong)的發動機占75%。
F110-GE-100 F110的基本型,采用了F404的風(feng)扇(shan)、加力(li)燃燒(shao)室和噴管(guan)技(ji)術(shu)。用于(yu)F-15和F-16。
F110-GE-400 海軍型,與F110-GE-100基本相同。1987年開始用(yong)于F-14B/D。
F110-GE-129 性能改(gai)(gai)進型,推力達12900daN。提高了(le)渦輪(lun)進口溫度55~80℃,增大了(le)轉速,改(gai)(gai)進了(le)材料,采用全權數(shu)字電子控制系統。涵道比降為0.76,零件數(shu)目比F100-GE-100少(shao)40~50%。
F110X 研究中的新改型(xing),推(tui)力將(jiang)達(da)16210daN,推(tui)重比(bi)9.5。
F118-GE-100 F110的不加力型,不加力推(tui)力為8452daN。提高(gao)了風(feng)扇壓(ya)比和(he)空氣流量。1987年(nian)定(ding)型,并(bing)用于B-2轟(hong)炸機(ji)。1991年(nian)決定(ding)用于改裝(zhuang)TR-1,以(yi)取代原(yuan)來的J75渦噴(pen)發動機(ji)。
進(jin)(jin) 氣 口 環形(xing)。帶17個變彎度進(jin)(jin)口導(dao)向葉片,其(qi)前部(bu)為(wei)徑向支板,后部(bu)為(wei)可調部(bu)分(fen)。
風 扇 3級軸流式,系F404發動機(ji)風扇的放大(da)型。轉子葉(xie)片材料(liao)為鈦合金。水(shui)平(ping)對(dui)開機(ji)匣,轉子和整(zheng)流葉(xie)片可單獨更換。風扇直徑970mm,壓比(bi)3.2。
壓 氣(qi) 機 9級(ji)(ji)軸(zhou)流式。頭3級(ji)(ji)材料為(wei)鈦合金,后6級(ji)(ji)為(wei)A286鋼(gang)。零(ling)級(ji)(ji)和頭3級(ji)(ji)整(zheng)流葉片可(ke)調。轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)為(wei)盤鼓式,用慣性焊連接(jie)。水平(ping)對開機匣(xia),前(qian)段為(wei)鈦合金,后段為(wei)鋼(gang)。設有孔(kong)探(tan)儀(yi)窺孔(kong),用以觀察轉(zhuan)(zhuan)子(zi)(zi)和其他部件。壓比9.7,效率85%。
燃 燒 室 短環形(xing)。火焰筒由(you)Hastelloy X合金經機加工而(er)成(cheng)。燃油(you)經20個雙錐(zhui)噴嘴(zui)和(he)20個小渦流(liu)杯噴出(chu)并霧化,實現無(wu)煙(yan)燃燒,具有均勻(yun)的出(chu)口溫度場。
高(gao)(gao)壓渦輪(lun) 單(dan)級軸流式(shi)。高(gao)(gao)負(fu)荷氣(qi)(qi)冷葉(xie)(xie)(xie)片,用沖擊和(he)氣(qi)(qi)膜(mo)冷卻。機匣內襯扇形段通過冷卻空氣(qi)(qi)進行葉(xie)(xie)(xie)尖間(jian)隙控制。Rene 125制的轉子(zi)葉(xie)(xie)(xie)片和(he)導向器(qi)可(ke)單(dan)獨更換。有些轉子(zi)葉(xie)(xie)(xie)片用N-5單(dan)晶鑄造,效率為0.87。
低壓渦輪(lun) 2級軸(zhou)(zhou)流式,帶冠(guan)。2級轉子葉片均可單獨(du)更換,第2級導(dao)向器(qi)葉片可分(fen)段更換。第1級轉子葉片材料(liao)為(wei)Rene 125,盤為(wei)Rene 95。第2級材料(liao)均為(wei)Rene 80,軸(zhou)(zhou)用IN718合金。
加力燃燒(shao)室 F101的縮小型。用回旋式混合器使內(nei)(nei)、外涵氣流有效混合。內(nei)(nei)涵氣流中(zhong)90%的空(kong)氣在燃油噴入外涵氣流前燃燒(shao)完,使整個工作(zuo)范圍(wei)內(nei)(nei)溫升平(ping)穩。外殼(ke)材(cai)料為(wei)IN625。
尾 噴(pen)(pen) 管 收斂-擴(kuo)張(zhang)型(xing)(xing)。由(you)F404發動機(ji)的改型(xing)(xing)而(er)來。噴(pen)(pen)口(kou)面(mian)積(ji)由(you)液壓作動筒和作動環控制,主、副噴(pen)(pen)管的調節板分(fen)三段(duan)鉸接,在凸輪和滾(gun)柱(zhu)上(shang)移動,以調節噴(pen)(pen)口(kou)面(mian)積(ji)。噴(pen)(pen)管外(wai)殼材料為焊接的鈦(tai)合金。
控制(zhi)(zhi)系統 伍德沃德公(gong)司的主(zhu)燃油控制(zhi)(zhi)器,并有電(dian)子(zi)模擬和主(zhu)液(ye)壓機(ji)械控制(zhi)(zhi)備份以及(ji)一個風扇轉速限制(zhi)(zhi)器。F110-GE-129采用全權(quan)數字(zi)式電(dian)子(zi)控制(zhi)(zhi)。
支承系統 5支點。高壓轉子(zi)2個軸承,低壓轉子(zi)3個軸承。