發(fā)動機發(fā)展史簡介

1、發(fā)動機發(fā)展史航空發(fā)動機（aero-engine），為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機。有3種類型：活塞式航空發(fā)動機。早期在飛機或直升機上應(yīng)用的航空發(fā)動機，用于帶動螺旋槳或旋翼。大型活塞式航空發(fā)動機的功率可達2500千瓦。后來為功率大、高速性能好的燃氣渦輪發(fā)動機所取代。但小功率的活塞式航空發(fā)動機仍廣泛地用于輕型飛機、直升機及超輕型飛機。燃氣渦輪發(fā)動機。應(yīng)用最廣。包括渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪風扇發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機和渦輪軸發(fā)動機，都具有壓氣機、燃燒室和燃氣渦輪。渦輪螺旋槳發(fā)動機主要用于時速小于800千米的飛機；渦輪軸發(fā)動機主要用作直升機的動力；渦輪風扇發(fā)動機主要用于速度更高的飛機；渦輪噴氣發(fā)動機主要

2、用于超聲速飛機。沖壓發(fā)動機。特點是無壓氣機和燃氣渦輪，進入燃燒室的空氣利用高速飛行時的沖壓作用增壓。它構(gòu)造簡單、推力大，特別適用于高速高空飛行。由于不能自行起動和低速下性能欠佳，限制了應(yīng)用范圍，僅用在導彈和空中發(fā)射的靶彈上。 上述發(fā)動機均由大氣中吸取空氣作為燃料燃燒的氧化劑，故又稱為空氣發(fā)動機。其他還有火箭發(fā)動機、脈沖發(fā)動機和航空電動機?；鸺l(fā)動機由于燃料消耗太大，不適于長時間工作，故僅用于短時間內(nèi)給飛機加速（如起飛加速器，或發(fā)射飛彈的推進。）。脈沖發(fā)動機主要用于低速靶機和航空模型飛機。由太陽電池驅(qū)動的航空電動機僅用于輕型飛機，尚處在試驗階段。一、活塞式發(fā)動機時期 很早以前，我們的祖先就幻想像

3、鳥一樣在天空中自由飛翔，也曾作過各種嘗試，但是多半因為動力源問題未獲得解決而歸于失敗。最初曾有人把專門設(shè)計的蒸汽機裝到飛機上去試，但因為發(fā)動機太重，都沒有成功。到19世紀末，在內(nèi)燃機開始用于汽車的同時，人們即聯(lián)想到把內(nèi)燃機用到飛機上去作為飛機飛行的動力源，并著手這方面的試驗。 早期的液冷發(fā)動機居主導地位：1903年，萊特兄弟把一臺4缸、水平直列式水冷發(fā)動機改裝之后，成功地用到他們的"飛行者一號"飛機上進行飛行試驗。這臺發(fā)動機只發(fā)出8.95 kW的功率，重量卻有81 kg，功重比為0.11kW/daN。發(fā)動機通過兩根自行車上那樣的鏈條，帶動兩個直徑為2.6m的木制螺旋槳。首次

4、飛行的留空時間只有12s,飛行距離為36.6m。但它是人類歷史上第一次有動力、載人、持續(xù)、穩(wěn)定、可操作的重于空氣飛行器的成功飛行。 以后，在飛機用于戰(zhàn)爭目的的推動下，航空在歐洲開始蓬勃發(fā)展，法國在當時處于領(lǐng)先地位。美國雖然發(fā)明了動力飛機并且制造了第一架軍用飛機，但在參戰(zhàn)時連一架可用的新式飛機都沒有。在前線的美國航空中隊的6287架飛機中，有4791架時法國飛機，如裝備伊斯潘諾-西扎V型液冷發(fā)動機的"斯佩德"戰(zhàn)斗機。這種發(fā)動機的功率已達130220kW, 功重比為0.7kW/daN左右。飛機速度超過200km/h，升限6650m。 當時，飛機的飛行速度還比較小，氣冷發(fā)動機冷卻

5、困難。為了冷卻，發(fā)動機裸露在外，阻力又較大。因此，大多數(shù)飛機、特別是戰(zhàn)斗機，采用的是液冷式發(fā)動機。這段期間，1908年由法國塞甘兄弟發(fā)明的旋轉(zhuǎn)汽缸氣冷星型發(fā)動機曾風行一時；這種曲軸固定而汽缸旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機，終因功率的增大而受到限制，在固定汽缸的氣冷星型發(fā)動機的冷卻問題解決之后，退出了歷史舞臺。 兩次世界大戰(zhàn)之間的重要技術(shù)發(fā)明：在兩次世界大戰(zhàn)之間，在活塞式發(fā)動機領(lǐng)域出現(xiàn)幾項重要的發(fā)明：發(fā)動機整流罩既減小了飛機阻力，又解決了氣冷發(fā)動機的冷卻困難問題，甚至可以的設(shè)計兩排或四排汽缸的發(fā)動機，為增加功率創(chuàng)造了條件；廢氣渦輪增壓器提高了高空條件下的進氣壓力，改善了發(fā)動機的高空性能；變距螺旋槳可增加螺旋槳的效

6、率和發(fā)動機的功率輸出；內(nèi)充金屬鈉的冷卻排氣門解決了排氣門的過熱問題；向汽缸內(nèi)噴水和甲醇的混合液可在短時內(nèi)增加功率三分之一；高辛烷值燃料提高了燃油的抗爆性，使汽缸內(nèi)燃燒前壓力由23逐步增加到56，甚至89，既提高了升功率，又降低了耗油率。從20世紀20年代中期開始，氣冷發(fā)動機發(fā)展迅速，但液冷發(fā)動機仍有一席之地。在此期間，在整流罩解決了阻力和冷卻問題后，氣冷星型發(fā)動機由于有剛性大，重量輕，可靠性、維修性和生存性好，功率增長潛力大等優(yōu)點，而得到迅速發(fā)展，并開始在大型轟炸機、運輸機和對地攻擊機上取代液冷發(fā)動機。在20世紀20年代中期，美國萊特公司和普惠公司先后發(fā)展出單排的"旋風"和

7、"颶風"發(fā)動機，以及"黃蜂"和"大黃蜂"發(fā)動機，最大功率超過 400kW，功重比超過1kW/daN。到第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)時，由于雙排氣冷星型發(fā)動機研制成功，發(fā)動機功率已提高到600820kW。此時，螺旋槳戰(zhàn)斗機飛行速度已超過500km/h，飛行高度達一萬米。 在第二次世紀大戰(zhàn)期間，氣冷星型發(fā)動機繼續(xù)向大功率方向發(fā)展。其中比較著名的有普惠公司的雙排"雙黃蜂"（(R-2800)和四排"巨黃蜂"(R-4360)。前者在1939年7月1日定型，開始時功率為1230kW，共發(fā)展出5個系列幾十個改型，最后功

8、率達到2088kW，用于大量的軍民用飛機和直升機。單單為P-47戰(zhàn)斗機就生產(chǎn)了24000臺R-2800發(fā)動機，其中P-47 J的最大速度達805km/h。雖然有爭議，但據(jù)說這是第二次世界大戰(zhàn)中飛得最快的戰(zhàn)斗機。這種發(fā)動機在航空史上占有特殊的地位，在航空博物館或航空展覽會上，R-2800總是放置在中央位置。甚至有的航空史書上說，如果沒有R-2800發(fā)動機，在第二次世界大戰(zhàn)中盟國的取勝要困難得多。后者有四排28個汽缸，排量為71.5L，功率為22003000kW, 是世界上功率最大的活塞式發(fā)動機，用于一些大型轟炸機和運輸機。1941年，圍繞六臺R-4360發(fā)動機設(shè)計的B-36轟炸機是少數(shù)推進是飛機

9、之一，但未投入使用。萊特公司的R-2600和R-3350發(fā)動機也是很有名的雙排氣冷星型發(fā)動機。前者在1939推出，功率為1120kW，用于第一架載買票旅客飛越大西洋的波音公司"快帆"314型四發(fā)水上飛機以及一些較小的魚雷機、轟炸機和攻擊機。后者在1941年投入使用，開始時功率為2088kW，主要用于著名的B-29"空中堡壘"戰(zhàn)略轟炸機。R-3350在戰(zhàn)后發(fā)展出一種重要改型-渦輪組合發(fā)動機。發(fā)動機的排氣驅(qū)動三個沿周向均布的廢氣渦輪，每個渦輪在最大狀態(tài)下可發(fā)出150kW的功率。這樣，R-3350的功率提高到2535kW，耗油率低達0.23kg/(kWh)。1

10、946年9月，裝兩臺R-3350渦輪組合發(fā)動機的P2V1"海王星"飛機創(chuàng)造了18090km的空中不加油的飛行距離世界紀錄。液冷發(fā)動機與氣冷發(fā)動機之間的競爭在第二次世界大戰(zhàn)中仍在繼續(xù)。液冷發(fā)動機雖然有許多缺點，但它的迎風面積小，對高速戰(zhàn)斗機特別有利。而且，戰(zhàn)斗機的飛行高度高，受地面火力的威脅小，液冷發(fā)動機易損的弱點不突出。所以，它在許多戰(zhàn)斗機上得到應(yīng)用。例如，美國在這次大戰(zhàn)中生產(chǎn)量最大的5種戰(zhàn)斗機中有4種采用液冷發(fā)動機。其中，值得一提的是英國羅-羅公司的梅林發(fā)動機。它在1935年11月在"颶風"戰(zhàn)斗機上首次飛行時，功率達到708kW；1936年在"

11、;噴火"戰(zhàn)斗機上飛行時，功率提高到783kW。這兩種飛機都是第二次世界大戰(zhàn)期間有名的戰(zhàn)斗機，速度分別達到624km/h和750km/h。梅林發(fā)動機的功率在戰(zhàn)爭末期達到1238kW，甚至創(chuàng)造過1491kW的紀錄。美國派克公司按專利生產(chǎn)了梅林發(fā)動機，用于改裝P-51"野馬"戰(zhàn)斗機，使一種平常的飛機變成戰(zhàn)時最優(yōu)秀的戰(zhàn)斗機。"野馬"戰(zhàn)斗機采用一種罕見的五葉螺旋槳，安裝梅林發(fā)動機后，最大速度達到760km/h，飛行高度為15000m。除具有當時最快的速度外，"野馬"戰(zhàn)斗機的另一個突出的優(yōu)點是有驚人的遠航能力，它可以把盟軍的轟炸機一直護

12、送到柏林。到戰(zhàn)爭結(jié)束時，"野馬"戰(zhàn)斗機在空戰(zhàn)中共擊落敵機4950架，居歐洲戰(zhàn)場的首位。在遠東和太平洋戰(zhàn)場上，由于"野馬"戰(zhàn)斗機的參戰(zhàn)，才結(jié)束了日本"零"式戰(zhàn)斗機的霸主地位。航空史學界把"野馬"飛機看作螺旋槳戰(zhàn)斗機的頂峰之作。 在第二次世界大戰(zhàn)開始之后和戰(zhàn)后的最主要的技術(shù)進展，有直接注油、渦輪組合發(fā)動機和低壓點火。 在兩次世界大戰(zhàn)的推動下，發(fā)動機的性能提高很快，單機功率從不到10 kW增加到2500 kW左右，功率重量比從0.11 kW/daN 提高到1.5 kW/daN左右，升功率從每升排量幾千瓦增加到四五十千瓦，

13、耗油率從約0.50 kg/(kWh)降低到0.230.27 kg/(kWh)。翻修壽命從幾十小時延長到20003000h。到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時，活塞式發(fā)動機已經(jīng)發(fā)展得相當成熟，以它為動力的螺旋槳飛機的飛行速度從16km/h提高到近800 km/h，飛行高度達到15000 m。可以說，活塞式發(fā)動機已經(jīng)達到其發(fā)展的頂峰。 噴氣時代的活塞式發(fā)動機 ：在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，由于渦輪噴氣發(fā)動機的發(fā)明而開創(chuàng)了噴氣時代，活塞式發(fā)動機逐步退出主要航空領(lǐng)域，但功率小于370 kW的水平對缸活塞式發(fā)動機發(fā)動機仍廣泛應(yīng)用在輕型低速飛機和直升機上，如行政機、農(nóng)林機、勘探機、體育運動機、私人飛機和各種無人機，旋轉(zhuǎn)活

14、塞發(fā)動機在無人機上嶄露頭角，而且美國NASA還正在發(fā)展用航空煤油的新型二沖程柴油機，供下一代小型通用飛機使用。 美國NASA已經(jīng)實施了一項通用航空推進計劃，為未來安全舒適、操作簡便和價格低廉的通用輕型飛機提供動力技術(shù)。這種輕型飛機大致是46座的，飛行速度在365 km/h左右。一個方案是用渦輪風扇發(fā)動機，用它的飛機稍大，有6個座位，速度偏高。另一個方案是用狄塞爾循環(huán)活塞式發(fā)動機，用它的飛機有4個座位，速度偏低。對發(fā)動機的要求為：功率為150 kW； 耗油率0.22 kg/(kWh)； 滿足未來的排放要求； 制造和維修成本降低一半。到2000年，該計劃已經(jīng)進行了500h以上的發(fā)動機地面試驗，功率

15、達到130 kW，耗油率0.23 kg/(kWh)。 二、燃氣渦輪發(fā)動機時期 第二個時期從第二次設(shè)計大戰(zhàn)結(jié)束至今。60年來，航空燃氣渦輪發(fā)動機取代了活塞式發(fā)動機，開創(chuàng)了噴氣時代，居航空動力的主導地位。在技術(shù)發(fā)展的推動下，渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪風扇發(fā)動機、渦輪螺旋槳發(fā)動機、槳扇發(fā)動機和渦輪軸發(fā)動機在不同時期在不同的飛行領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著各自的作用，使航空器性能跨上一個又一個新的臺階。 渦噴/渦扇發(fā)動機：英國的惠特爾和德國的奧海因分別在1937年7月14日和1937年9月研制成功離心式渦輪噴氣發(fā)動機WU和HeS3B。前者推力為530daN，但 1941年5月15日首次試飛的格羅斯特公司E28/39飛機裝的

16、是其改進型W1B，推力為540daN，推重比2.20。后者推力為490daN，推重比1.38，于1939年8月27日率先裝在亨克爾公司的He-178飛機上試飛成功。這是世界上第一架試飛成功的噴氣式飛機，開創(chuàng)了噴氣推進新時代和航空事業(yè)的新紀元。 世界上第一臺實用的渦輪噴氣發(fā)動機是德國的尤莫-004，1940年10月開始臺架試車，1941年12月推力達到980daN，1942 年7月18日裝在梅塞施米特Me-262飛機上試飛成功。自1944年9月至1945年5月，Me-262共擊落盟軍飛機613架，自己損失200架（包括非戰(zhàn)斗損失）。英國的第一種實用渦輪噴氣發(fā)動機是1943年4月羅羅公司推出的威蘭

17、德，推力為755daN，推重比2.0。該發(fā)動機當年投入生產(chǎn)后即裝備"流星"戰(zhàn)斗機，于1944年5月交給英國空軍使用。該機曾在英吉利海峽上空成功地攔截了德國的V-1導彈。 戰(zhàn)后，美、蘇、法通過買專利，或借助從德國取得的資料和人員，陸續(xù)發(fā)展了本國第一代渦輪噴氣發(fā)動機。其中，美國通用電氣公司的J47軸流式渦噴發(fā)動機和蘇聯(lián)克里莫夫設(shè)計局的RD-45離心式渦噴發(fā)動機的推力都在2650daN左右，推重比為23，它們分別在1949年和1948年裝在F- 86和米格-15戰(zhàn)斗機上服役。這兩種飛機在朝鮮戰(zhàn)爭期間，曾展開你死我活的空戰(zhàn)。 20世紀50年代初，加力燃燒室的采用，使得發(fā)動機在短時間

18、內(nèi)能夠大幅度提高推力，為飛機突破聲障提供足夠的推力。典型的發(fā)動機有美國的J57和蘇聯(lián)的 RD-9B，它們的加力推力分別為7000daN和3250daN，推重比各為3.5和4.5。它們分別裝在超聲速的單發(fā)F-100和雙發(fā)米格-19戰(zhàn)斗機上。 在50年代末和60年代初，各國研制了適合M2以上飛機的一批渦噴發(fā)動機，如J79、J75、埃汶、奧林帕斯、阿塔9C、R-11和R- 13，推重比已達56。在60年代中期還發(fā)展出用于M3一級飛機的J58和R-31渦噴發(fā)動機。到70年代初，用于"協(xié)和"超聲速客機的奧林帕斯593 渦噴發(fā)動機定型，最大推力達到17000daN。從此再沒有重要的渦噴

19、發(fā)動機問世。 渦扇發(fā)動機的發(fā)展是從民用發(fā)動機開始的。世界上第一臺渦扇發(fā)動機是1959年定型的英國康維，推力為5730daN，用于VC-10、 DC-8和波音707客機。涵道比有0.3和0.6兩種，耗油率比同時期的渦噴發(fā)動機低10%20%。1960年，美國在JT3C渦噴發(fā)動機的基礎(chǔ)上改型研制成功JT3D渦扇發(fā)動機，推力超過7700daN，涵道比1.4，用于波音707和DC-8客機以及軍用運輸機。 以后，渦扇發(fā)動機向低涵道比的軍用加力發(fā)動機和高涵道比的民用發(fā)動機的兩個方向發(fā)展。在低涵道比軍用加力渦扇發(fā)動機方面，20世紀60年代，英、美在民用渦扇發(fā)動機的基礎(chǔ)上研制出斯貝-MK202和TF30，分別用

20、于英國購買的"鬼怪"F-4M/K戰(zhàn)斗機和美國的F111（后又用于F- 14戰(zhàn)斗機）。它們的推重比與同時期的渦噴發(fā)動機差不多，但中間耗油率低，使飛機航程大大增加。在7080年代，各國研制出推重比8一級的渦扇發(fā)動機，如美國的F!00、F404、F110，西歐三國的RB199，前蘇聯(lián)的RD-33和AL- 31F。它們裝備目前在一線的第三戰(zhàn)斗機，如F-15、F-16、F-18、"狂風"、米格-29和蘇-27。目前，推重比10一級的渦扇發(fā)動機已研制成功，即將投入服役。它們包括美國的F-22/F119、西歐的EFA2000/EJ200和法國的"陣風&quo

21、t;/M88。其中，F(xiàn)-22/F119具有第四代戰(zhàn)斗機代表性特征-超聲速巡航、短距起落、超機動性和隱身能力。超聲速垂直起飛短距著陸的JSF動力裝置F136正在研制之中，預(yù)計將于 20102012年投入服役。自20世紀70年代第一代推力在20000daN以上的高涵道比（46）渦扇發(fā)動機投入使用以來，開創(chuàng)了大型寬體客機的新時代。后來，又發(fā)展出推力小于20000daN的不同推力級的高涵道比渦扇發(fā)動機，廣泛用于各種干線和支線客機。1000015000daN推力級的CFM56系列已生產(chǎn) 13000多臺，并創(chuàng)造了機上壽命超過30000h的記錄。民用渦扇發(fā)動機依然投入使用以來，已使巡航耗油率降低一半，噪聲下

22、降20dB, CO、UHC、NOX分別減少70%、90%、45%。90年代中期裝備波音777投入使用的第二代高涵道比（69）渦扇發(fā)動機的推力超過 35000daN。其中，通用電氣公司GE90-115B在2003年2月創(chuàng)造了56900daN的發(fā)動機推力世界紀錄。目前，普惠公司正在研制新一代渦扇發(fā)動機PW8000，這種齒輪傳動渦扇發(fā)動機，推力為11 00016 000daN，涵道比11，耗油率下降9%。 渦槳/渦軸發(fā)動機： 1942年，英國開始研制世界上第一臺渦槳發(fā)動機曼巴。該機裝在海軍"塘鵝"艦載反潛飛機上。以后，英國、美國和前蘇聯(lián)陸續(xù)研制出多種渦槳發(fā)動機，如達特、T56、A

23、I-20和AI-24。這些渦槳發(fā)動機的耗油率低，起飛推力大，裝備了一些重要的運輸機和轟炸機。美國在1956年服役的渦槳發(fā)動機 T56/501，裝于C-130運輸機、P3-C偵察機和E-2C預(yù)警機。它的功率范圍為25804414 kW ，有多個軍民用系列，已生產(chǎn)了17000多臺，出口到50多個國家和地區(qū)，是世界上生產(chǎn)數(shù)量最多的渦槳發(fā)動機之一，至今還在生產(chǎn)。前蘇聯(lián)的HK-12M的最達功率達11000kW,用于圖-20"熊"式轟炸機、安-22軍用運輸機和圖-114民用運輸機。終因螺旋槳在吸收功率、尺寸和飛行速度方面的限制，在大型飛機上渦輪螺旋槳發(fā)動機逐步被渦輪風扇發(fā)動機所取代，但

24、在中小型運輸機和通用飛機上仍有一席之地。其中加拿大普惠公司的 PT6A發(fā)動機是典型代表，40年來，這個功率范圍為3501100kW的發(fā)動機系列已發(fā)展出30多個改型，用于144個國家的近百種飛機，共生產(chǎn)了 30000多臺。美國在90年代在T56和T406的基礎(chǔ)上研制出新一代高速支線飛機用的AE2100是當前最先進的渦槳發(fā)動機，功率范圍為 29835966 kW，其起飛耗油率特低，為0.249 kg/（kWh）。 最近西歐四國決定為歐洲中型軍用運輸機A400M研制TP400渦槳發(fā)動機。該發(fā)動機以法國的M88的核心機為基礎(chǔ)，功率為7460kW,計劃于2008年定型。 在20世紀80年代后期，掀起了一

25、陣性能上介于渦槳發(fā)動機和渦扇發(fā)動機之間的槳扇發(fā)動機熱。一些著名的發(fā)動機公司都在不同程度上進行了預(yù)計和試驗，其中通用電氣公司的無涵道風扇（UDF）GE36曾進行了飛行試驗。由于種種原因，只有俄羅斯和烏克蘭的安-70/D-27進入工程研制并計劃批生產(chǎn)裝備部隊。但因飛機技術(shù)老化、發(fā)動機噪聲不符合歐洲標準和試驗中發(fā)生的問題較多，最近俄烏雙方作出放棄裝備該機的決定。 從1950年法國透博梅卡公司研制出206 kW的阿都斯特型渦軸發(fā)動機并裝備美國的S52-5直升機上首飛成功以后，渦輪軸發(fā)動機在直升機領(lǐng)域逐步取代活塞式發(fā)動機而成為最主要的動力形式。半個世紀以來，渦軸發(fā)動機已成功低發(fā)展出四代，功重比已從2kW

26、/daN提高到6.87.1 kW/daN。第三代渦軸發(fā)動機是20世紀70年代設(shè)計，80年代投產(chǎn)的產(chǎn)品。主要代表機型有馬基拉、T700-GE-701A和TV3-117VM，裝備AS322"超美洲豹"、UH-60A、AH-64A、米-24和卡-52。第四代渦軸發(fā)動機是20世紀80年代末90年代初開始研制的新一代發(fā)動機, 代表機型有英、法聯(lián)合研制的RTM322、美國的T800-LHT-800、德法英聯(lián)合研制的MTR390和俄羅斯的TVD1500，用于NH-90、 EH-101、WAH-64、RAH-66"科曼奇"、PAH-2/HAP/HAC"虎&qu

27、ot;和卡-52。世界上最大的渦輪軸發(fā)動機是烏克蘭的D-136，起飛功率為7500 kW,裝兩臺發(fā)動機的米-26直升機可運載20 t的貨物。以T406渦輪軸發(fā)動機為動力的傾轉(zhuǎn)旋翼機V-22突破常規(guī)旋翼機400 km/h的飛行速度上限，一下子提高到638 km/h。 目前，美國正準備利陸軍計劃利用高性能渦輪發(fā)動機技術(shù)（IHPTET）計劃第一階段和第二階段的成果發(fā)展用于UH-60A"黑鷹"/AH-64A"阿帕奇"改進型的動力-共用發(fā)動機項目(CEP)。CEP的目標是耗油率減少2530%，功重比提高60%，采購成本和維護成本最小減少20%，使直升機的航程增加6

28、0%或載荷增加70%，同時減少后勤服務(wù)和維護的負擔。CEP項目的生產(chǎn)型發(fā)動機的功率限制在2240kW 。 為滿足未來運輸旋翼機（FTR）的動力需求，2004財年將開始一個利用IHPTET第二階段和第三階段技術(shù)的發(fā)動機驗證計劃。這種發(fā)動機的功率為 7460kW，其工程和制造研制（EMD）將于2008到2010財年進行。預(yù)計FTR與現(xiàn)在的重型運輸直升機相比,可使航程增加三倍，或載荷增加一倍。 航空燃氣渦輪發(fā)動機問世以后的60年來在技術(shù)上取得的重大進步可用下列數(shù)字表明： 服役的戰(zhàn)斗機發(fā)動機推重比從2提高到79，已經(jīng)定型并即將投入使用的達910。民用大涵道比渦扇發(fā)動機的最大推力已超過50000 daN

29、，巡航耗油率從50年代渦噴發(fā)動機1.0 kg/(daNh)下降到0.55 kg/(daNh), 噪聲已下降20dB，CO、UHC和NOx分別下降70%、90%和45%。 服役的直升機用渦軸發(fā)動機的功重比從2kW/daN提高到4.66.1 kW/daN，已經(jīng)定型并即將投入使用的達6.87.1 kW/daN。 發(fā)動機可靠性和耐久性倍增，軍用發(fā)動機空中停車率一般為0.20.4/1 000發(fā)動機飛行小時，民用發(fā)動機為0.0020.02/1 000發(fā)動機飛行小時。戰(zhàn)斗機發(fā)動機整機定型要求通過43006000TAC循環(huán)試驗，相當于平時使用10多年，熱端零件壽命達到2 000h；民用發(fā)動機熱端部件壽命，為7

30、00010000 h，整機的機上壽命達到1500020 000 h，也相當使用10年左右。 總之，60年來航空渦輪發(fā)動機已經(jīng)發(fā)展得相當成熟，為各種航空器的發(fā)展作出了重要貢獻，其中包M3一級的戰(zhàn)斗/偵察機，具有超聲速巡航、隱身、短距起落和超機動能力的戰(zhàn)斗機、亞聲速垂直起落戰(zhàn)斗機、滿足180min 雙發(fā)干線客機延長航程（ETOPS）要求的寬體客機、有效載重大20t的巨型直升機和速度超過600km/h的傾轉(zhuǎn)旋翼機。同時，還為各種航空改型輕型地面燃氣輪機打下基礎(chǔ)。展望未來發(fā)動機研究和發(fā)展工作的特點是技術(shù)難度大、耗資多、周期長，發(fā)動機對飛機的性能以及飛機研制的成敗和進度有著決定性的影響，而且發(fā)動機技術(shù)具

31、有良好的軍民兩用特性，對國防和國民經(jīng)濟有重要意義。因此，世界上幾個能獨立研制先進航空發(fā)動機的國家，無不將優(yōu)先發(fā)展航空發(fā)動機作為國策，將發(fā)動機技術(shù)列為國家和國防關(guān)鍵技術(shù)，給予大量的投資，保證發(fā)動機相對獨立地領(lǐng)先發(fā)展，并嚴格禁止關(guān)鍵技術(shù)出口。一些航空發(fā)動機后起工業(yè)國家也已制訂了重大的技術(shù)發(fā)展計劃，試圖建立獨立研制或參與國際合作研制先進航空發(fā)動機的能力。為滿足21世紀各種航空器發(fā)展的要求，航空發(fā)達國家從上世紀80年代末開始實施新的渦輪發(fā)動機技術(shù)發(fā)展計劃，其目標是到20052008年掌握使發(fā)動機能力翻番的技術(shù)。所取得的階段成果已經(jīng)成功地用于一些在役發(fā)動機的改進改型和新型號研制，目前正處于最終目標的驗證

32、階段。鑒于計劃的成功實施和發(fā)動機對航空發(fā)展產(chǎn)生的重要作用，有的國家已經(jīng)擬訂了進一步的發(fā)動機技術(shù)發(fā)展計劃。新計劃在繼續(xù)提高能力的同時更強調(diào)降低成本，其目標是從2006年到2015年使以發(fā)動機能力（推重比/耗油率）與全壽命期成本之比來度量的經(jīng)濟承受性提高到10倍。在高超聲速推進方面，重點發(fā)展超聲速燃燒沖壓發(fā)動機和脈沖爆震波發(fā)動機，近期目標是實現(xiàn)M 48的導彈推進系統(tǒng)，遠期目標是發(fā)展供高超聲速有人駕駛飛機、跨大氣層飛行器和低成本可重復使用的天地間往返運輸系統(tǒng)的組合動力系統(tǒng)。其他一些新概念發(fā)動機和新能源發(fā)動機也在探索之中,如以微機電技術(shù)為基礎(chǔ)的微型無人機用超微型渦輪發(fā)動機和多電發(fā)動機,以及液氫燃料、燃

33、料電池、太陽能和微波能等新能源動力。 1、綜合高性能渦輪發(fā)動機技術(shù)計劃 1988年，美國空軍首先發(fā)起制訂并實施高性能渦輪發(fā)動機技術(shù)（IHPTET）計劃，空軍、海軍、陸軍、國防部預(yù)研局、NASA和七家主要發(fā)動機制造商都參與了這項計劃。計劃總的目標是到2005年使航空推進系統(tǒng)能力翻一番，即推重比或功率重量比增加100%120%，耗油率下降15%30%。也就是說，要用1520年時間取得過去3040年取得的成就，生產(chǎn)和維修成本降低35%60%。可以說，航空推進技術(shù)正呈現(xiàn)出一種加速發(fā)展的態(tài)勢。 在歐洲，以英國為主，意大利和德國參與共同實施了先進核心軍用發(fā)動機計劃的第二階段（ACME-），英國和法國又聯(lián)合

34、實施了先進軍用發(fā)動機技術(shù)（AMET）計劃。ACME-的目標是在20052008年驗證推重比1820、耗油率降低15%30%、制造成本低30%和壽命期費用低 25%的技術(shù)。俄羅斯也有類似的計劃，其目標是在20102015年驗證的技術(shù)，與俄羅斯的第五代發(fā)動機相比，重量減輕3050%，耗油率減少 1530%，可靠性提高60%80%，維修工作量減少50%65%。 這里著重介紹美國的IHPTET計劃，它采取變革性的技術(shù)途徑，綜合運用發(fā)動機氣動熱力學、材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制方面突破性的成就，大大提高渦輪前溫度，簡化結(jié)構(gòu)，減輕重量，實現(xiàn)最佳性能控制，最終達到預(yù)定的目標。計劃總投資50億美元，以1995、200

35、0和2005財年分為三個階段，分別達到總目標的30%、60%和100%。目前，第二階段的任務(wù)已經(jīng)完成，第三階段計劃正在實施，并已進入核心機的驗證機試驗階段。下面將以渦噴/渦扇發(fā)動機技術(shù)為例說明其進展。 第一階段軍方選普拉特惠特尼公司為主承包商，通用電氣公司為備選承包商。以普拉特惠特尼公司的XTE65/2驗證機為代表，在1994年9月的試驗中已經(jīng)達到并超過了第一階段的目標-推重比增加30%，渦輪進口溫度比現(xiàn)有先進發(fā)動機高222，超過目標55。在它上面驗證的主要新技術(shù)有：小展弦比后掠風扇、Alloy C阻燃鈦合金壓氣機材料、雙合金壓氣機盤、刷子封嚴、陶瓷復合材料火焰筒浮壁、"超冷&quo

36、t;渦輪葉片和球形收斂調(diào)節(jié)片矢量噴管（SCFN，原定的第二階段目標）。 第二階段 軍方選通用電氣公司/艾利遜預(yù)研公司聯(lián)合組為主承包商，普拉特惠特尼公司為備選承包商，以確保一家承包商失敗時，技術(shù)仍能得到發(fā)展。艾利遜預(yù)研公司于1991年底和1994年6月分別試驗了針對IHPTET計劃第二階段目標的XTC16/1A 和XTC16/1B核心機，提前4年達到第二階段核心機目標。在這兩臺核心機上驗證的新技術(shù)主要有：壓氣機整體葉環(huán)結(jié)構(gòu)、Lamilloy"鑄冷"渦輪葉片、渦輪整體葉盤、耐溫700800°C的鈦鋁合金、周向分級燃燒室和陶瓷軸承。 通用電氣公司/艾利遜預(yù)研公司聯(lián)合組在19951996年試驗了一種合作的變循環(huán)核心機XTC76/2。該核心機有5級壓氣機和1級渦輪。于 1998年開始試驗在XTC7