苏-27“家族”的心脏--AL-31F发动机

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 21:32:22
AL-31F是一种推重比为8一级的加力式涡扇发动机。目前,留里卡设计局在该发动机基础
上研制了带推力矢量喷管的AL-31FP发动机,并用在苏-37和苏-30MK飞机上,这使两种飞
机达到了较好的超机动性
   苏-27是世界上优秀的 歼击机之一,具有良好的机动性和较高的作战效能。同时,
俄罗斯还在该机的基础上改进改型出一系列飞机,从而形成了一个庞大的苏-27"家族",
而这些飞机的心脏便是AL-31F发动机。
   AL系列 师出名门
   AL-31F是由俄罗斯留里卡- 土星科学生产联合企业研制的带有加力燃烧室的涡扇发
动机。该联合企业的前身是留里卡设计局,组建于1946年,是前苏联的主要歼击机发动
机设计局。 该设计局的首任总设计师阿尔希普·留里卡研制出了前苏联的首台涡喷发动
机TR-1,被称为俄罗斯"喷气发动机之父"。在此之后,他又研制出多种喷气发动机,如
TR-2、TR-3、TR-5和AL-5型发动机。
   该设计局在50年代中期制造出了著名的AL-7系列发动机,使用此种发动机的飞机在
60年代创造了近20项速度和高度世界纪录,特别是全天候高空超音速飞机苏-7、苏-9、
苏-11、苏-17、苏-24 是前苏联当时空中边界守卫的主力军。使用该型发动机的还有"伊
尔"、"图"、"拉"型飞机,而M-10飞机,即著名的别-10飞机后来创造了数十项世界纪录

   在 60年代,留里卡还研制了AL-21F涡喷发动机,其改型AL-21F-3的推力达108千牛
,它在压气机、燃烧室、涡轮和加力燃烧室方面都取得了重大进展,并投入大批量生产
,广泛使用在苏-17M、苏-20 、苏-22、苏-24和米格-23飞机上,这些飞机不仅用于俄罗
斯, 也出口到世界上的许多国家。
   留里卡于1973年开始研制涡扇发动机AL-31F,其加力推力达123千牛,主要性能大
大优于当时批生产的所有发动机。在AL-31F研制中曾遇到极大的困难,主要是要解决重
量和涡轮效率问题。最初的设计是发动机有4 级风扇、12级高压压气机、2级高压涡轮和
2级低压涡轮。结果发动机超重,达1600千克,而推力仅108千牛,不得不进行大的改进
。改进后,发动机风扇仍为4级,但高压压气机减为9级,高低压涡轮各为1 级,重量也
降低到1520千克。为了达到所设计的涡轮效率,将涡轮进口温度提高,并采用了新的工
艺与材料,同时也解决了大量的难题。
   AL-31F还有许多改型,其中包括带矢量喷管的改型,即安装在苏-37和苏-30MK机上
的AL-31FP发动机。此外, 还在该型发动机的基础上改装成AL-31ST 煤气泵站用燃气轮
机(大修前使用寿命为25000小时,总技术寿命为75000小时)和AL-31STS发电用燃气轮
机。
   该联合体还研制过一种涡桨发动机AL-34, 用于轻型多用途飞机;一种AL-31的非
加力改型计划用于S-21 超音速行政机。目前,该联合体正在研制一种全新的AL-41加力
式涡扇发动机,推力为196千牛,计划用于90年代末期研制的1.44歼击机。该发动机将采
用先进燃烧室、单晶叶片的高温高负荷涡轮和先进的喷管。
   设计先进 结构合理
   AL-31F为双转子涡扇发动机。进气机匣为钛合金结构,有23个可变弯度的进口导流
叶片,风扇为4级轴流式,压比为3.6,整个风扇为全钛合金结构。前3级转子叶片带阻尼
凸台。 风扇转子用电子束焊焊为一个整体构件。第4级转子叶片对应的外机匣上,开有
400个斜槽,用以提高风扇的稳定工作裕度。
   高压压气机为9级轴流式,其中第1-3级盘和第4-6 级盘均用电子束焊焊在一起,为
钛合金结构,第7-9级用长螺栓与第6级盘连在一起,由耐热合金制成。第1-5级转子叶片
用钛合金制成, 第6-9级转子叶片用耐热合金制成。所有9级的榫头均为环形燕尾槽式榫
头。
   高低压涡轮均为单级。高压涡轮转子叶片共90片,榫头处带有减振器。低压涡轮转
子叶片也为90片。 低压涡轮轴的特点是前后分为三段,前、后段由耐热不锈钢制成,中
段由钛合金制成,三段间以"叉型"结构用径向销钉连为一体。高、低压涡轮的转子叶片
和导向器叶片均为气冷式叶片,总冷气量占内涵空气流量的17.5%。
   燃烧室为环形,有28个双油路离心式喷嘴,两个点火装置和半导体电嘴。加力燃烧
室进口处有混合器,分5区供油,其中第5区为加力启动区,采用"热射流"方式点火。火
焰稳定器有3圈"V"型稳定器,并有一些径向传焰槽。加力燃烧室采用全长防振屏防振,
并在内尾锥处开有大量的防振孔。尾喷管为收敛-扩张式喷口,各有16个调节片和封严片

   收敛喷口靠16个液压作动筒操纵,扩张喷口则靠16个周向气压作动筒形成的环形"
束带"固紧,随着喷口落压比的变化,靠气动力作动改变喷口的出口截面面积。
   控制系统的基本部分为液压-机械式系统,包括主泵-主调节器、加力泵和加力供油
和喷口控制等主要附件。该系统还备有称为综合控制器的模拟式电子控制装置,可控制
发动机的主要工作状态的极限值,并有其他多种功能。当电子系统出现故障时,便自动
转换由液压-机械系统控制。此外,控制系统还具有多项参数的监测系统、防喘系统和涡
轮冷却空气控制系统等。
   发动机的重量为1533千克,进气口直径0.91米,最大直径1.22米,长4.95米。最大
工作状态时的最大耗油率为0.765千克/10牛/小时,加力状态时为1.96千克/10牛/小时,
最小巡航状态时为0.68千克/10牛/小时,空气流量为112千克/秒,涡轮进口温度为1392
℃,涵道比为0.60,推重比为 8.17。
   性能优良,优势明显
   AL-31F是按照留里卡的传统方法设计的,工作温度可达到极限,压气机压力可达到
最大,涡轮可达到最高转速,总体上讲,该型发动机的性能优良,优势明显。
   尺寸小,推力大。AL-31F的涡轮拥有有效的冷却系统和良好的热力学特性、压气机
具有压力增加的快速性以及发动机结构的紧凑性,这使发动机以较轻的重量和较小的尺
寸达到了较大的推力,保证飞机有较高的推力。
   稳定性高。AL-31F可使用在各种飞行高度和速度下,即使飞机以M2的速度进入平螺
旋、直螺旋和翻转螺旋和进气道喘振的情况下,发动机仍然极其稳定。喘振消除系统、
空中自动点火系统、主燃烧室和加力燃烧室的再次启动系统等可保证在使用机载武器时
动力装置的可靠性。
   维修简便。该发动机采用单元体结构,由1 4个单元体组成。 由于发动机为单元体
结构,如果出现某些损坏,不需要全部更换,只替换下有故障的单元体即可。这样,在
使用条件下进行发动机维修时,可更换其中的6个单元体。
   使用寿命长。与以前的发动机相比,AL-31F可根据其技术状况而使用。也就是说,
只要发动机还正常,它就可以一直使用下去,而现代化水平的诊断设备可保证飞行安全

   推力矢量 最新改型
  留里卡设计局在切普金院士的领导下,在AL-31F的基础上成功地研制了AL-31FP推力
矢量发动机, 使苏霍伊设计局新研制的苏-37多用途飞机拥有了"超机动性能"。
   AL-31FP与AL-31F在主要性能上基本相同,但由于增加了矢量喷管,发动机的长度
增加了0.4米, 重量增加了110千克。发动机第一次维修前的使用寿命为1000小时。 总
体上讲,新型发动机与AL-31F的主要区别是主燃烧室有更薄的火焰筒,高压涡轮盘更加
坚固,使用新型涂层的高压涡轮叶片,以及改进了高压涡轮的后支撑点。
   这种新型发动机被首先安装在机号为"711"的苏-37飞机上,并于1996年4月开始飞
行试验,成为英国范堡罗(1996年)、韩国汉城(1996年)和法国巴黎(1997年)航展
上的明星。同时,该型发动机也被安装在苏-30MK歼击机上, 使其机动能力更好。俄罗
斯出口到印度的50架苏-30MKI和印度可能自己组装的100架该机都将最终安装此种发动机
。可以相信,新型"AL"型发动机将把世界上最新型且最优秀的"苏"式飞机送上天空。AL-31F是一种推重比为8一级的加力式涡扇发动机。目前,留里卡设计局在该发动机基础
上研制了带推力矢量喷管的AL-31FP发动机,并用在苏-37和苏-30MK飞机上,这使两种飞
机达到了较好的超机动性
   苏-27是世界上优秀的 歼击机之一,具有良好的机动性和较高的作战效能。同时,
俄罗斯还在该机的基础上改进改型出一系列飞机,从而形成了一个庞大的苏-27"家族",
而这些飞机的心脏便是AL-31F发动机。
   AL系列 师出名门
   AL-31F是由俄罗斯留里卡- 土星科学生产联合企业研制的带有加力燃烧室的涡扇发
动机。该联合企业的前身是留里卡设计局,组建于1946年,是前苏联的主要歼击机发动
机设计局。 该设计局的首任总设计师阿尔希普·留里卡研制出了前苏联的首台涡喷发动
机TR-1,被称为俄罗斯"喷气发动机之父"。在此之后,他又研制出多种喷气发动机,如
TR-2、TR-3、TR-5和AL-5型发动机。
   该设计局在50年代中期制造出了著名的AL-7系列发动机,使用此种发动机的飞机在
60年代创造了近20项速度和高度世界纪录,特别是全天候高空超音速飞机苏-7、苏-9、
苏-11、苏-17、苏-24 是前苏联当时空中边界守卫的主力军。使用该型发动机的还有"伊
尔"、"图"、"拉"型飞机,而M-10飞机,即著名的别-10飞机后来创造了数十项世界纪录

   在 60年代,留里卡还研制了AL-21F涡喷发动机,其改型AL-21F-3的推力达108千牛
,它在压气机、燃烧室、涡轮和加力燃烧室方面都取得了重大进展,并投入大批量生产
,广泛使用在苏-17M、苏-20 、苏-22、苏-24和米格-23飞机上,这些飞机不仅用于俄罗
斯, 也出口到世界上的许多国家。
   留里卡于1973年开始研制涡扇发动机AL-31F,其加力推力达123千牛,主要性能大
大优于当时批生产的所有发动机。在AL-31F研制中曾遇到极大的困难,主要是要解决重
量和涡轮效率问题。最初的设计是发动机有4 级风扇、12级高压压气机、2级高压涡轮和
2级低压涡轮。结果发动机超重,达1600千克,而推力仅108千牛,不得不进行大的改进
。改进后,发动机风扇仍为4级,但高压压气机减为9级,高低压涡轮各为1 级,重量也
降低到1520千克。为了达到所设计的涡轮效率,将涡轮进口温度提高,并采用了新的工
艺与材料,同时也解决了大量的难题。
   AL-31F还有许多改型,其中包括带矢量喷管的改型,即安装在苏-37和苏-30MK机上
的AL-31FP发动机。此外, 还在该型发动机的基础上改装成AL-31ST 煤气泵站用燃气轮
机(大修前使用寿命为25000小时,总技术寿命为75000小时)和AL-31STS发电用燃气轮
机。
   该联合体还研制过一种涡桨发动机AL-34, 用于轻型多用途飞机;一种AL-31的非
加力改型计划用于S-21 超音速行政机。目前,该联合体正在研制一种全新的AL-41加力
式涡扇发动机,推力为196千牛,计划用于90年代末期研制的1.44歼击机。该发动机将采
用先进燃烧室、单晶叶片的高温高负荷涡轮和先进的喷管。
   设计先进 结构合理
   AL-31F为双转子涡扇发动机。进气机匣为钛合金结构,有23个可变弯度的进口导流
叶片,风扇为4级轴流式,压比为3.6,整个风扇为全钛合金结构。前3级转子叶片带阻尼
凸台。 风扇转子用电子束焊焊为一个整体构件。第4级转子叶片对应的外机匣上,开有
400个斜槽,用以提高风扇的稳定工作裕度。
   高压压气机为9级轴流式,其中第1-3级盘和第4-6 级盘均用电子束焊焊在一起,为
钛合金结构,第7-9级用长螺栓与第6级盘连在一起,由耐热合金制成。第1-5级转子叶片
用钛合金制成, 第6-9级转子叶片用耐热合金制成。所有9级的榫头均为环形燕尾槽式榫
头。
   高低压涡轮均为单级。高压涡轮转子叶片共90片,榫头处带有减振器。低压涡轮转
子叶片也为90片。 低压涡轮轴的特点是前后分为三段,前、后段由耐热不锈钢制成,中
段由钛合金制成,三段间以"叉型"结构用径向销钉连为一体。高、低压涡轮的转子叶片
和导向器叶片均为气冷式叶片,总冷气量占内涵空气流量的17.5%。
   燃烧室为环形,有28个双油路离心式喷嘴,两个点火装置和半导体电嘴。加力燃烧
室进口处有混合器,分5区供油,其中第5区为加力启动区,采用"热射流"方式点火。火
焰稳定器有3圈"V"型稳定器,并有一些径向传焰槽。加力燃烧室采用全长防振屏防振,
并在内尾锥处开有大量的防振孔。尾喷管为收敛-扩张式喷口,各有16个调节片和封严片

   收敛喷口靠16个液压作动筒操纵,扩张喷口则靠16个周向气压作动筒形成的环形"
束带"固紧,随着喷口落压比的变化,靠气动力作动改变喷口的出口截面面积。
   控制系统的基本部分为液压-机械式系统,包括主泵-主调节器、加力泵和加力供油
和喷口控制等主要附件。该系统还备有称为综合控制器的模拟式电子控制装置,可控制
发动机的主要工作状态的极限值,并有其他多种功能。当电子系统出现故障时,便自动
转换由液压-机械系统控制。此外,控制系统还具有多项参数的监测系统、防喘系统和涡
轮冷却空气控制系统等。
   发动机的重量为1533千克,进气口直径0.91米,最大直径1.22米,长4.95米。最大
工作状态时的最大耗油率为0.765千克/10牛/小时,加力状态时为1.96千克/10牛/小时,
最小巡航状态时为0.68千克/10牛/小时,空气流量为112千克/秒,涡轮进口温度为1392
℃,涵道比为0.60,推重比为 8.17。
   性能优良,优势明显
   AL-31F是按照留里卡的传统方法设计的,工作温度可达到极限,压气机压力可达到
最大,涡轮可达到最高转速,总体上讲,该型发动机的性能优良,优势明显。
   尺寸小,推力大。AL-31F的涡轮拥有有效的冷却系统和良好的热力学特性、压气机
具有压力增加的快速性以及发动机结构的紧凑性,这使发动机以较轻的重量和较小的尺
寸达到了较大的推力,保证飞机有较高的推力。
   稳定性高。AL-31F可使用在各种飞行高度和速度下,即使飞机以M2的速度进入平螺
旋、直螺旋和翻转螺旋和进气道喘振的情况下,发动机仍然极其稳定。喘振消除系统、
空中自动点火系统、主燃烧室和加力燃烧室的再次启动系统等可保证在使用机载武器时
动力装置的可靠性。
   维修简便。该发动机采用单元体结构,由1 4个单元体组成。 由于发动机为单元体
结构,如果出现某些损坏,不需要全部更换,只替换下有故障的单元体即可。这样,在
使用条件下进行发动机维修时,可更换其中的6个单元体。
   使用寿命长。与以前的发动机相比,AL-31F可根据其技术状况而使用。也就是说,
只要发动机还正常,它就可以一直使用下去,而现代化水平的诊断设备可保证飞行安全

   推力矢量 最新改型
  留里卡设计局在切普金院士的领导下,在AL-31F的基础上成功地研制了AL-31FP推力
矢量发动机, 使苏霍伊设计局新研制的苏-37多用途飞机拥有了"超机动性能"。
   AL-31FP与AL-31F在主要性能上基本相同,但由于增加了矢量喷管,发动机的长度
增加了0.4米, 重量增加了110千克。发动机第一次维修前的使用寿命为1000小时。 总
体上讲,新型发动机与AL-31F的主要区别是主燃烧室有更薄的火焰筒,高压涡轮盘更加
坚固,使用新型涂层的高压涡轮叶片,以及改进了高压涡轮的后支撑点。
   这种新型发动机被首先安装在机号为"711"的苏-37飞机上,并于1996年4月开始飞
行试验,成为英国范堡罗(1996年)、韩国汉城(1996年)和法国巴黎(1997年)航展
上的明星。同时,该型发动机也被安装在苏-30MK歼击机上, 使其机动能力更好。俄罗
斯出口到印度的50架苏-30MKI和印度可能自己组装的100架该机都将最终安装此种发动机
。可以相信,新型"AL"型发动机将把世界上最新型且最优秀的"苏"式飞机送上天空。