第412篇《极简航空动力史》(3)

（14）美国引进涡轮喷气技术

1941年英、美签署英国向美国转让喷气发动机技术的协议。美国选择通用电气公司（GE）为协议执行者。次年，依英国的惠特尔W1喷气发动机图纸制作、并对部分材料与工艺进行改进的美国I-A喷气发动机达到持续运行的指标。由此，推动GE以及全美航空发动机业务获得大发展。

（15）涡喷发动机的发展

20世纪40-50年代研制的单轴涡喷为最早的实用型涡喷发动机。使用此类发动机的代表飞机产品是1944年美国F-80和1946年苏联的米格-9，均为各自国家的首批列装喷气式战斗机。发动机推力800~900千克力，飞行速度900千米/小时。

50-60年代研制的涡轮喷气发动机普遍采用加力燃烧室，其原理为在涡轮后气流中喷油燃烧，使气流温度大幅升高，从喷口高速喷出，以获得额外推力，也称后燃室或补燃室。其循环和性能参数水平为：涡轮前燃气温度950~1100℃，推重比4.5~5.5。1958年美国F-104战斗机采用的J79单转子加力式涡喷发动机，最大推力7924千克力，推重比4.63。民用客机的发动机不带加力燃烧室，但在“协和”号采用的“奥林帕斯”593Mk610涡喷发动机（由罗·罗公司和法国国营航空发动机公司SNECMA联合研制，单台推力千克力）上装有加力燃烧室，用于突破“声障”，即从亚声速到超声速的过程中增加推力。

四、涡扇发动机的发展

（16）涡扇发动机问世

1950年，英国罗尔斯·罗伊斯公司研制“康维”涡轮风扇发动机，1960年投入使用，是世界上第一种批量生产的涡扇发动机，用于客机B707、DC-8等。（德国戴姆勒·奔驰公司在1943年研制的DB670为世界上首台在试验台运转的涡扇发动机，因技术原因与战争停止发展。）涡扇发动机首先用于民用飞机，随后扩展到军用飞机。20世纪60年代出现涡扇化热潮，70-80年代被广泛应用，90年代后高度发展，取代涡喷发动机成为军民用飞机的主动力装置。

涡扇发动机把涡喷发动机低压压气机改为风扇，风扇出口气流分两路通过内外两个环形涵道。内涵与涡喷发动机相同，称为核心机，外涵空气经过涵道直接排出，或在低压涡轮后与主流混合后经喷管排出，或加力补燃后排出。外涵道空气流量与内涵道空气流量之比，称为涵道比。涵道比高，发动机的推进效率高，耗油率低。

（17）低涵道比涡扇发动机的发展

涡扇发动机在技术上，朝两个方向发展，一是低涵道比的加力发动机，主要用于战斗机；二是高涵道比的运输类发动机。20世纪60年代，英、美在民用涡扇发动机的基础上研制出斯贝-MK202和TF30，分别用于英国购买的\"鬼怪\"F-4M/K战斗机和美国的F111（后又用于F-14战斗机）；与同样推重比的涡喷发动机相比，耗油率低，飞机航程增加。70-80年代，推重比8一级的涡扇发动机问世，如美国的F100、F404、F110，欧洲的RB199，苏联的RD-33、AL-31F等，分别装在F-15、F-16、F-18、\"狂风\"、米格-29和苏-27等战机上。90年代，推重比10一级的涡扇发动机研制成功，典型产品如美国的F119、F135（分别用于F-22和F-35），欧洲的EJ200（用于EF2000）和法国的M88（用于\"阵风\"）。

（18）高涵道比涡扇发动机的发展

20世纪60年代，高涵道比涡扇发动机开始发展。1968年，美国普惠公司的JT9D发动机在B-52E空中试车台上首次试飞，最大推力千克力；1970年以JT9D为动力的世界第一型宽体客机波音747投入使用。1968年，美国GE公司的TF39定型交货，单台推力千克力；首用机型C-5A为世界第一种采用高涵道比涡扇发动机的军用运输机。高涵道比涡扇发动机的发展路径大体为：20世纪70-80年代，涵道比4-6，总压比22-34；90年代至本世纪初，涵道比6-8，总压比34-40；本世纪以来，涵道比8-11，总压比40-52。代表性产品有：斯奈克玛国际公司的CFM56（世界上销量最多的航空发动机），罗-罗公司的遄达（Trent）系列，GE公司的CF6（上世纪80年代最畅销产品）、GE90（单台推力世界最大，GE90-115B曾创下千克力的记录）、GE9X（风扇直径3.4米，为世界最大）、GEnx（双转子轴流式“绿色发动机”）以及CFM国际公司的LEAP（我国C919选型为LEAP-1C）等。

（19）我国结束无大推力涡扇发动机的历史

1987年，我国立项研制“太行”发动机（涡扇10），2005年设计定型，转入批产，并获系列化发展，结束了我国无大推力涡扇发动机的历史。“太行”发动机推重比8，推力千克力，采用全自动数字化控制系统。

文章来源：《航空动力学报》 网址: http://www.hkdlxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1103/335.html