精华区 [关闭][返回]

当前位置:网易精华区>>讨论区精华>>古今纵横>>军事武器>>武器百科>>常规兵器>>空军>>国产系列>>WS-10性能估計

主题:WS-10性能估計
发信人: only()
整理人: only(2000-07-16 17:36:36), 站内信件
【IDF-2000】于2000-6-26 16:29:00在大作中提到: ▼ 
   先說明一部高性能渦輪扇噴射引擎應俱備的條件:
目前軍用渦輪扇噴射引擎幾乎都是雙軸(dual-pool stage),有四大部分:
(1)雙軸系壓縮機(dual-axial compressor)由低壓壓縮機(LPC)及高壓壓縮

(HPC)組成、(2)燃燒機、(3)雙軸系渦輪,即高壓渦輪(HPT)及低壓渦輪
(LPT)
,(4)後燃器。


設計高性能渦輪扇噴射引擎必須要注重以下三大問題:
1、避免壓縮機葉片因轉速過,快造成壓縮機後部各級堆積空氣,或進氣道氣流畸
變而
導致的失速(compressor surge),故須有各種糾正措施。舉例說明,J79-GE-1
5渦
噴發動機依賴調整高低二級壓縮機轉速比,讓壓縮機在任何情況下能夠匹配。當
後部阻
塞時,應用前6級可變傾角靜子葉片,調整角度以疏導氣流。氣流依序通過2級風
扇、
6級低壓壓縮機及7級高壓壓縮機,獲得總壓比17。千萬記住,如何以最少的級數
獲得高
壓縮比,才是判斷噴射發動機設計技術的重要指標。

2、減輕壓縮機重量,以使離心力及大量施功於空氣所生的機械負荷,不超過製造
壓縮
機葉片所用合金所能承受的最大的機械強度。故前部壓縮機葉片可用鈦合金,後
部壓縮
機葉片因溫度升高必須用其他耐高溫合金。

3、使渦輪工作更有效,以帶動壓縮機更快旋轉。所以必須要產生讓渦輪運轉更快
的高
溫氣體,同時減輕渦輪自身重量。於是就須要提高渦輪進氣溫度,及應用高強度
及更耐
來製造葉片。對渦輪葉片性能影響最大的是高溫合金的鑄造技術。當然那根渦輪
軸的加
工精度也很重要,否則摩擦熱會燒毀引擎。因此西航黨委書記馬福安在老江面前
吹噓的
那句話是有重要意義的,各位不妨再去看那一篇嚴重洩密的貼子。

WS-10性能估計(2)--------橫向及縱向比較WS6G的技術水準 
 【IDF-2000】于2000-6-26 16:29:49在大作中提到: ▼ 
   先談一些技術指標的意義
1、旁通比(BPR)= 旁通的氣體質量 / 流進核心機的氣體質量。高BPR意味著更
少的
空氣流過核心機,所以提高總壓縮比就越容易,這是渦扇噴射引擎的基本想法。
根據推
進效率,渦輪扇引擎在亞音速飛行中,BPR越大,燃油耗油率越低。另一方面,低
BPR說
明更多的空氣流過核心機,在超音速飛行中,在加力狀態下,低BPR能使單位流量
推力
增加,燃油耗油率降低。

2、總壓縮比(TPR) = 壓氣機後出口壓力 / 壓氣機前進口壓力。高總壓縮比使
壓氣機
和進氣裝置的調節成為必要,且越來越複雜。高總壓縮比也使渦扇引擎的壓氣機
穩定性裕
度面臨極大考驗,壓力越大越容易造成失速。所以遠程轟炸機或民航機因為不須
作激烈的
機動,不需極複雜的調節裝置,可由提高TPR,來降低燃油耗油率,增加航程。但
對於戰
鬥機,提高TPR必須有節制。例如F119的TPR = 25,EJ200 TPR = 26。B -1引擎的
TPR > 30。F100-PW-229受限於基本設計,將TPR從原來的25提高到34,推力增加
但重量也增加
,推重比不變。與其一味提高TPR,不如以最少的壓縮級數來達到所需的壓縮比。


3、前渦輪進氣溫度(TIT),戰機引擎的發展是通過提高TPR與TIT,來增加推力
,降低
燃油耗油率。TIT的提高,加上良好渦輪效率,高溫氣體足夠有效帶動渦輪的運動
,所以
渦輪級數可降低。在研制時,AL-31F超重,將均為二級的高低渦輪,各改為單級
,導致
渦輪效率比設計值低4%,通過提高TIT從1350C到1392C來補償。BPR的選擇與TIT的
極限
有密切關係,在相同的TIT限制下,例如1600~1700K的極限下,戰鬥機的BPR應選

0.15~0.5之間,TPR = 20~30。

由於軍用引擎設計參數不容易取得,但通過幾個特徵約可一窺全貌:
推重比(T/W),TIT,TPR,BPR
第一代渦輪噴射引擎的特徵(用於Mig-17,Mig-19):TIT ~ 1150K,TPR = 4~6

第二代渦輪噴射引擎的特徵(用於Mig-21):TIT = 1200~1250K,TPR = 8~10。

第三代渦輪噴射引擎的特徵(用於Mig-23):TIT = 1400~1450K,TPR = 13~15,

T/W = 5.5~6.5。
第四代渦扇噴射引擎的特徵(用於F-16或Su-27):TIT = 1600~1700K,
TPR =20~25,BPR ~ 0.6,T/W ~8。

WS-6G(在1982年試驗達設計指標)的參數:TIT = 1473K、TPR = ~19、BPR = 0
.62、
T/W ~7。可見WS-6G的性能劣於第四代渦扇噴射引擎,但比第三代渦輪噴射引擎要
好。
WS-9的BPR=0.78,TPR=16.8(compressor: 4 low pressure + 12 high pressur
e
)。從設計指標看來,WS-6G比WS-9先進。與西方第四代渦扇噴射引擎相比,WS-
6G設計
之主要差距,表現在壓縮機效率與渦輪葉片合金的性能。

WS-6G是典型缺乏市場觀念,中央計畫經濟的產物。上面一聲令下,科研人員只負
責把
東西研制出來。首先最大138kn推力量級本就與現實不符合,WS-6G 的最大推力應
該是
90~110kn量級才是,無論是單發或雙發都適合。至於壽命短的問題可逐步改進,
只要
上層願意放棄我的官最大,我拿的錢就越多的想法,下令誰把大修時間每增加10
小時,
發10萬獎金,這問題不難解決。想一想為引進WS-9,拿了多少億美金給英國人,
有多少
億人民幣花在國產化上?

WS-10性能估計(3)--------從已知線索估計WS-10性能 
 【IDF-2000】于2000-6-26 16:30:11在大作中提到: ▼ 
   發動機的好壞對飛行性能有極大影響。高BPR發動機高空高速性能不好,
F100-PW-100的BPR為0.71,到了F100-PW-129的BPR~0.6,到了F100-PW-229其各部

得到強化,BPR變成0.33,總壓比達到34,改善高空高速性能及降低耗油率。以飛
機持
續轉彎率來說,與速度成反比,與(n**2-1)**0.5成正比,n為過載因子。提高過
載必須
(1)低翼載,(2)高推力,(3)低零升阻力(簡言之,非升力產生的阻力)與低誘導
組力
(因升力產生的阻力)。因為發動機推力與高度、速度有關,飛機能否飛出大過
載,實
際上受限於發動機的高空高速性能,這在超音速機動中尤其重要。

WS-10性能如何?對其設計可說一無所知。但燃氣渦輪研究院有幾篇研究報告,提
到三
級壓氣機,應指LPC。至於級壓縮比未知,608所研制的WJ9用來取代Y-12上P&W的

PT-6A-27渦槳發動機,其單級軸流壓縮比是1.51。以此水準計算,三級LPC可獲得

3.44的壓縮比,AL-31F四級LPC獲得3.6(級壓縮比1.377),印度GTX-35VS三級L
PC
為3.2(級壓縮比1.474)。各位認為合理嗎?葉片的三維黏流體設計,631所與西
北工
業大學研究水準不差。GTX-35VS(3 LPC + 5HPC)的TPR~21,AL-31F的TPR~24
(4 LPC + 9HPC),F100-PW-100的TPR~25(3 LPC + 10 HPC)。最合理的推論是

WS-10的TPR約為在25。至於級數????

WS-10裝有無錫航空發動機研究所研制的FADEC,AL-31F為機械液壓系統,
F100-PW-129裝有FADEC。

燃燒器確定是短環噴霧式,與WP-13比,其長度可減少1/2。

WS-10渦輪裝置DD3鎳基單晶高溫合金渦輪葉片是確定的事,7.5末期的DZ-4是定向

凝固高溫合金。定向凝固高溫合金藉由柱狀晶的同方向凝固,將細長的柱狀晶朝
凝固
方向平行渦輪葉片運轉產生的離心力。但其最大缺點是,渦輪葉片有中空部分,
某些
部位壁薄,在凝固時柱狀界面之間容易產生裂縫,使得製造上受到限制。至於鎳
基單
晶合金,在鎳的Gamma固溶態中,有大量分散結晶構造稍為不同的Gamma基本態,
只要
將這種結晶單晶化,在定向凝固合金中,增加Gamma基本態,提高高溫強度。鎳基
單晶
合金基本上消除定向凝固高溫合金的限制。F119的渦輪葉片是用第三代單晶作的
,DD3
可能是第一代。

單晶渦輪葉片的意義是能忍受更高的前渦輪進氣溫度。也就是說,單級高壓渦輪
與單級
低壓渦輪就足以產生足夠的效率,推動壓氣機的運轉。而不需要像F100-PW-100一
般,
用二級高低渦輪。F100的後續系列因受限於基本設計,無法更動,只能不斷完善
部件效
率,提高性能。印度GTX-35VS也是採單級高低渦輪,其葉片是用定向凝固高溫合
金,後
續發展型才用單晶渦輪葉片。

WS-10的旁通比?如果TPR為25,那麼旁通比約在0.5與0.6之間。更低的旁通比,
表示
要壓縮更多的空氣,難度越大,除非增加級數。換言之WS-10的高空高速性能比A
L-31F
有提高。

WS-10的推重比高於8應該沒問題,與AL-31F比,因為WS-10有比AL-31F更有效的壓
縮機
,單晶渦輪葉片比AL-31F的渦輪葉片更能忍受高溫,引擎控制系統也比較先進。
總之,
WS-10的壓縮機用多少級來產生多少的總壓比是判斷性能的關鍵。



--
非利不动,非得不用,非危不战。
主不可以怒而兴师,将不可以愠而攻战。
合于利而动,不合于利而上。
怒可以复喜,愠可以复说,亡国不可以复存,死者不可以复生。

※ 来源:.月光软件站 http://www.moon-soft.com.[FROM: 61.142.179.17]

[关闭][返回]