中国与美国巡航导弹所使用发动机比较

小徐614

             珠海航展上展出的改进型WS500模型

中国无人机及巡航导弹的心脏--WS500发动机


              国产C602远程巡航导弹


           长鹰”无人机发动机部位特写








              WS500小型涡扇发动机全机特写


            国产WS500小型涡扇发动机最终实物产品

   WS500发动机是中国一航集团自行研制的小型涡扇发动机，推力量级为500KGF。该推力量级的发动机可作为巡航导弹、无人机的动力，改型后可作为小型商务机动力，也可发展为热电联供的小型地面燃，在WS500发动机核心机的基础上可以发展推力覆盖500KGF至800KGF的涡喷和涡扇发动机。

    WS500发动机项目于2003年6月正式启动，16个月后就完成总装，这在中国航空发展史上是没有先例的。

    这个发动机不仅填补了中国航空发动机核心机系列中小推力领域的空白，也填补了世界上该推力级别发动机的空白。所以美国人非常惊讶，因为中国人生产出了他们不曾有过的500千克的小推力涡扇发动机。

    涡扇500发动机总设计师单位——中国燃气涡轮研究院。该院具有雄厚的航空发动机研制技术储备，在30多年的航空动力预先研究工作中，突破了航空发动机核心部件研制的系列关键技术，成功研制出我国首台具有全部知识产权的航空发动机核心机，在一些领域达到了国际先进水平。该发动机研制，充分利用了中国燃气涡轮研究院的航空动力研制技术储备，如先进的风扇、高压压气机的全三维设计技术，环型燃烧室、高压涡轮设计技术，以及中推核心机的研制技术。

    为了做好这次研制工作，中国燃气涡轮研究院按照项目管理的要求，组织了精干的项目团队。由副总师程荣辉担任负责人，全面主持和负责新机的研制工作；院总设计师江和甫出任顾问，担任新机研制总体性能和总体结构的分项目负责人；技术副院长李继保担任燃烧室分项目负责人。通过严格的过程控制确保计划、设计、加工、交付、试验等每一个环节的有效管理。

    红湖机械厂承担着该新机燃烧室、外部机匣和管路等1000多个件号加工任务，是该 新机试制的重点承制厂之一。为了确保按节点保质保量地完成所承担的加工任务，厂长袁志云发出动员令，动员全厂干部职工认清形势，把新机试制任务列入当前工 作重点，以高度的事业心和责任感投入工作，要出精品、出艺术品。他要求全厂各 车间抽调精兵强将成立突击队和技术攻关小组，形成强大的技术合力，对重点件号 组织突击拼抢，超常规工作，确保新机节点。

    为确保任务的完成，工具分厂组合夹具室急生产所急，高效完成一套套组合夹具的 拼装工作，为新机试制做出了应有贡献。组合夹具室的同志经常深入生产现场了解 各类加工设备的运行情况、加工工艺和检测方法，结合组合夹具的特点，攻克了一 道道难题，满足了生产的需要。

     ws500小型涡扇发动机的基本数据：长1.2米，直径0.35米，推力约500千克



美军巡航导弹采用的F107/F112/F121小型涡轮风扇发动机

美国F107WR101小型涡轮风扇发动机

    牌　　号　F107/F112/F121

   用　　途　军用涡扇发动机

    类　　型　涡轮风扇发动机

    国　　家　美国

    厂　　商　威廉斯国际公司

    生产现状　生产

    装机对象　F107-WR-100　AGM-86A。

    F107-WR-101　AGM-86B。

    F107-WR-102　AGM-109。

    F107-WR-103　AGM-86C。

    F107-WR-400　BGM-109。

    F107-WR-402　AGM/BGM-109。

    F112-WR-100　AGM-129。

    F121-WR-100　AGM-136。

    研制情况

    F107/F112是美国威廉斯国际公司为巡航导弹研制的小型涡轮风扇发动机。它由WR19发动机发展而来。WR19是WR2发动机核心机的改型。第1台WR19发动机于1967年首次试验。70年代初接受了美国空军的一项140万美元的合同，用于进一步研制这种发动机。发动机很快在原型弹上进行了试飞。并从1972年底到1973年初进行了竞争性试验，结果威廉斯公司取胜。后来巡航导弹项目被取消，故发动机的研制工作也搁置起来，直到1974年2月美国正式宣布研制巡航导弹时，WR19系列的研制工作才又恢复，并发展了军用型F107。1975年10月，F107的飞行试验开始，1976年1月试验结束，1976年9月通过定型试验并正式投产。以后，陆续研制出多种改型。

    F107/F112的设计特点是耗油率低，一般在0.61kg/daN/h左右；飞行重量(包括附件)仅50kg，推重比大，为4以上。再加上它的适用范围广、成本低，所以其发展一直处于领先地位。发动机的贮存寿命为10年，工作寿命为50h左右。它主要用于一次使用的巡航导弹和其他飞行器。但在作试验用时，可以用降落伞收回，稍加修理后可再次使用。

    F107-WR-100　和民用型WR19的大小相同，但重量减轻5kg。

    F107-WR-101　长度比F107-WR-100增加400mm，其定型试验于1978年10月开始。

    F107-WR-102　为通用动力公司“战斧”空射巡航导弹研制。

    F107-WR-103　为通用动力公司“战斧”地面和海面发射巡航导弹研制。为适应更高的涡轮进口温度，在涡轮段采用了新材料，另外设计了新进气口以减少在大攻角飞行时所产生的附加损失，压气机及涡轮转子叶片的气动性能也因为采用了新技术而大大改进。F107-WR-103发动机使用了大量陶瓷涂层，而且还有可能要使用陶瓷材料或金属/陶瓷复合材料涡轮转子。

    F107-WR-104　是原型WR19的一个可能的改进型，推力达533daN。

    F107-WR-105/401　计划通过使用金属陶瓷涡轮、燃烧室、静子、喷管和薄壁构件，使推力增加到622daN，推重比将超过10。为减轻重量，将采用石墨聚酰亚胺复合材料机匣、轴及压气机转子。该发动机可用以改装所有现在使用F107的空中发射、海面发射和地面发射的巡航导弹。预计1994年可供使用。

    F107-WR-400/402　同F107-WR-101，1976年6月5日首次装于“战斧”上，由A-6A飞机空中发射。

    F112-WR-100　它是F107-WR-103的美国空军编号。

    F121-WR-100　为威廉斯国际公司目前最小的发动机，用于AGM136空中发射导弹。

    美国F112WR100小型涡轮风扇发动机

    结构和系统

    (F107/F112)

    进 气 口　整体式锥形进气口，后接平直的环形通道。机匣和进气锥之间有4个支板。

    风　　扇　2级轴流式。每级叶片和盘均为17-4PH不锈钢整体铸件。风扇转速为35500 r/min，压比为2.08。

    低　　压

    压 气 机　2级轴流式。整体结构。它和2级风扇装在同一根轴上，并由低压涡轮驱动。转子由粉末金属钛制成，压比1.70。

    高　　压

    压 气 机　1级离心式，由高压涡轮驱动。叶轮是PM铸造钛材料，压比为3.89，转速64000r/min。为在机动时减少陀螺力矩、高、低压转子设计成反方向旋转。机匣是两段式结构，两段之间由螺钉连接，前端罩着低压轴流式压气机，后段罩着高压离心式压气机。

    燃 烧 室　环形折流式。整体机匣。单个点火器。燃油从发动机前端的空心轴流入，向后流动，然后从高压压气机轴上的一个转动甩油盘喷射出。

    高压涡轮　1级轴流式。非冷却的涡轮铸件由IN 100材料制成。带整体铸造环的涡轮导向器焊接在燃烧室的后部，成为一个组件。高压压气机排出空气冷却机匣衬套，以改进涡轮转子叶片尖部间隙控制。涡轮进口温度为954℃，涡轮叶片有冷却时，可达1093℃。

    低压涡轮　2级轴流式。每级叶片和盘都是IN713LC的整体铸件。2级涡轮导向器为Haynes 31合金的整体铸件。

    控制系统　机械液压式。控制起动、加速、减速和稳态转速。

    燃油系统　由1个增压和高压泵组件、1个机械液压式计量计算机和1个燃油切断活门组成。根据弹体制导系统来的电压信号调节慢车和最大转速。

    滑油系统　完全独立的系统，由1个压力泵、3个回油元件、1个0.615L的滑油箱、1个油滤和燃油-滑油散热器组成。3个回油元件分布在两个涡轮端轴承集油槽内和1个齿轮箱内。

    起动点火

    系　　统　起动和点火同时完成。1个装有固体药柱的点火器，也是起动器。利用固体火药燃烧产生的火焰和燃气进行点火和起动。火焰从起动器喷出后直接进入燃烧室点火，而燃气从起动器喷出直接冲击高压涡轮。火药燃烧时间规定为6s，变化范围为5～9s。

    支承系统　低压轴由1、2、5和6号轴承支承。1号是滚珠轴承，放在第1级风扇后面，通过第1级静子叶片传力。2号轴承在低压压气机后面，5号轴承在低压涡轮前面，6号轴承在低压涡轮后端，它们均为滑油润滑的滚棒轴承。高压轴套在低压轴上，由3和4号轴承支承。3号轴承放在前面，是滚珠轴承，放在高压压气机叶轮和附件传动斜齿轮之间。4号轴承在高压涡轮之前。


    技术数据


    额定推力(daN)


    F107-WR-101/400/402　　　　　267


    -WR-103　　　　　　　　　　　444


    -WR-104　　　　　　　　　　　533


    -WR-105/401　　　　　　　　　622


    F112-WR-100　　　　　　　　　333


    F121-WR-100　　　　　　　　　67


    巡航耗油率[亚音速，H=9000m, kg/(daN•h)]


    F107　　　　　　　　　　　　 0.611


    推重比


    F107-WR-105/401　　　　　　　10

    空气流量(kg/s)


    F107　　　　　　　　　　　　　　6.2
    涵道比　　　　　　　　　　　　　 1.0
    总增压比　　　　　　　　　　　　 14.5
    涡轮进口温度(℃)　　　　　　　　 954


                          最大直径(mm)
    F107-WR-400　　　　　　　　　304
    F121-WR-100　　　　　　　　　211


                           长度(mm)
    F107-WR-100　　　　　　　　　800
    -WR-400　　　　　　　　　　　937
    -WR-101　　　　　　　　　　　1232
    -WR-100　　　　　　　　　　　660


                           质量(kg)
    F107-WR-400　　　　　　　　　65
    -WR-100　　　　　　　　　　　59
    -WR-101　　　　　　　　　　　64
    F121-WR-100　　　　　　　　　19