Tiles reduce wall cooling air requirements making more air available for NOx reduction A significant cost reduction relative to conventional machined combustors is also achieved
双转子轴流双涵道涡轮风扇发动机（大涵道比）
2. 四代航空发动机的划分（战斗机的燃气涡轮发动机）
第一代：单转子亚音速喷气发动机（推重比3～4） 20 世纪30～40 年代研制。 代表机种：美国的J47。 第二代：超声速涡喷发动机（推重比5～6） 大都在50 年代研制。 代表机种：美国的J79。 第三代：超声速涡扇发动机（推重比7～8，有的达到9左右） 研制始于 60 年代，用于高性能超音速战斗机。 代表机种：美国的F404、F100、前苏联的AL-31F、 英国的RB199 和法国的M88-2。 第四代：先进技术涡扇发动机（推重比达到10） 从 80 年代中期开始发展，代表机种有：美国的 F119、F135、俄罗斯的AL-41F 和欧洲四国联合研制 的EJ200。
F135以F119 发动 机核心机为基础,重 新设计了风扇和低 压涡轮,改进了加力 燃烧室和喷管。
• 风扇截面面积增加 了10% ～20 • 低压涡轮增加到2 级,以适应增大的 风扇 • 加力燃烧室平衡了 推力性能和隐身性 • 喷管由二元俯仰矢 量喷管改为轴对称 喷管
F135
F119
F135发动机实物照片
两台AL-41F
F-35
一台F135
4S: Stealth Supersonic cruise Super maneuverability Superior Avionics
3. F119双转子加力式涡扇发动机（普惠）
设计目标：（与F100相比）
• 不加力超音速巡航能力 • 非常规机动和短距起落能力 • 隐身能力(低红外和雷达信号特征) • 寿命期费用降低至少25% • 零件数量减少40～60% • 推重比提高20% • 耐久性提高两倍 • 零件寿命延长50%
常规起降型
F135发动机试车
常规起降型
F135发动机试车
常规起降型
F135发动机试车
常规起降型
F135发动机 短距起飞垂直降落型
F-35闪电II 联合攻击战斗机
罗罗升力系统+P&W F135发动机（短距起飞垂直降落型） 为洛克希德马丁公司研制的F-35闪电II联合攻击战斗机 提供短距起飞垂直降落能力
5. EJ200涡扇发动机（欧洲发动机公司）
1. 航空燃气涡轮发动机简介 航空燃气涡轮发动机的作用及力学原理
波音747-400 （发动机： PW 4056
GE CF6-80C2B5F RR RB211-524H ） 空载重量：179 吨，最大加油量：170 吨，载客量：416 座，最大起飞重量：397 吨 单台发动机的最大起飞推力：27 吨 （ RR RB211-524H ）
3级风扇
• 非定常有粘设计的转子叶片 • 无中间凸台的空心宽弦叶片 • 扩散粘接/线性摩擦焊整体叶盘
风扇叶片技术
Fan Blade Technology
Clappered
+ 4% efficiency
Wide-chord fan
宽弦风扇叶片技术
1st generation: 1984
Wide-chord Fan Technology
轴流压气机的喘振及防喘措施
什么叫喘振？ 防喘措施：
1. 2. 3. 4. 5. 级间放气 可调进口导流叶片 可调整流叶片 多转子 处理机匣
轴流压气机的喘振及防喘措施
防喘措施1：级间放气
A
A-A
放气带 A 放气口
涡喷6发动机的压气机
压气机机匣
打开放气带
轴流压气机的喘振及防喘措施
防喘措施2：可调进口导流叶片
作用：为飞机提供推力 原理：作用反作用原理
航空燃气涡轮发动机的作用及力学原理
波音747-400 （发动机： PW 4056
GE CF6-80C2B5F RR RB211-524H ） 巡航高度：10670 m, 巡航马赫数 M=0.85，飞机尺寸：70.7m X 68.6 m X 19.4 m 单台发动机的巡航推力：5.36 吨 （ RR RB211-524H ）
雅克-38舰载战斗机垂直起降原理示意图
5. EJ200涡扇发动机（欧洲发动机公司）
欧洲战机 EF2000 ―台风”
风扇
燃烧室
高压涡轮
喷管
高压压气机
低压涡轮
加力燃烧室
EJ200涡轮风扇发动机（欧洲发动机公司）
轴流压气机的喘振及防喘措施
防喘措施5：处理机匣
俄罗斯的PD-33发动机
昆仑发动机（涡喷14）
F119涡扇发动机 环形燃烧室
• 气动喷嘴
• 三维高紊流度 的高旋流头部
• 浮壁式火焰筒
燃烧室
三种结构形式剖面相同
分管燃烧室
环管燃烧室 环形燃烧室
气动喷嘴
普通环形火焰筒
浮壁式环形火焰筒
Cold supporting wall
三转子遄达发动机 – 推力423kN
IP System 8 compressor stages 1 Turbine stage > 7,500 rpm
LP System HP System 1 Fan stage 6 compressor stages 5 Turbine stages 1 Turbine stage > 3,000 rpm > 10,000 rpm
F119涡扇发动机
高、低压转子对转
对转的好处：提高效率、减轻重量、陀螺力矩、中介轴承
对转后风扇（由对转自由动力涡轮驱动）
对转后风扇（由对转自由动力涡轮驱动）
对转桨扇（由自由动力涡轮驱动）
F119涡扇发动机
二元收括俯仰矢量喷管
喷管上、下的收 扩式调节片可单 独控制喉道与出 口面积, 当上、 下调节片同时向 上或向下摆动时, 改变了排气流的 方向, 即改变推 力的方向。排气 方向能上下偏转 正负20度, 从正 20度到负20度只 需1秒钟。
压气机减重
Compressor Weight Reduction
Conventional disk & blades
Blisk - up to 30% weight saving
Bling - Ti MMC - up to 70% weight saving
金属基复合材料
Metal Matrix Composites
作用：为飞机提供推力 原理：作用反作用原理
燃气涡轮发动机的工作原理
涡轮喷气发动机与活塞发动机工作循环的对比
航空燃气涡轮发动机的分类
涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 涡轮螺旋桨发动机 航空燃气涡轮发动机 涡轴轮发动机
桨扇发动机
垂直/短距起降 发动机
航空燃气涡轮航空发动机的四种基本类型
Fan
Nozzle Turbojet
Cast tile
Thermal barrier coating
Large primary zone volume for altitude re-light Small total volume for NOx control
Large airspray injectors for improved mixing and smoke control
F119涡扇发动机
高、低压涡轮
• 高低压涡轮反转， 有导向器
• 多通道对流冷却和 气膜冷却
• 单晶叶片 • 粉末冶金轮盘
F119涡扇发动机
多通道对流冷却和气膜冷却
F119涡扇发动机
多通道对流冷却和气膜冷却
F119涡扇发动机
多通道对流冷却和气膜冷却
涡轮叶片冷却
Turbine Blade Cooling
垂直/短距起降发动机
垂直/短距起降发动机
F-35闪电II 联合攻击战斗机
垂直/短距起降发动机
F-35闪电II 联合攻击战斗机
尾喷管技术
F135发动机的三轴承矢量喷管
F-35战斗机
垂直/短距起降发动机
三类垂直/短距起降飞机：
英国的鹞式战斗机、俄罗斯的雅克-38、美国的F-35
鹞式战斗机
罗尔斯-罗伊斯公司的 “飞马”发动 机
垂直/短距起降发动机
“飞马”涡轮风扇发动机结构
垂直/短距起降发动机
鹞式战斗机
最大垂直起飞重量8165千克
最大短距起飞重量10433千克
垂直/短距起降发动机
“鹞式”飞机垂直起飞时的姿态控制
垂直/短距起降发动机
雅克-38
舰载战斗机
图曼斯基 R-27V-300 双转子涡轮喷气发动机
垂直/短距起降发动机
PT Propeller G/ B GG Start here PT G/ B Turboshaft PT Turboprop Turbofan
燃气涡轮发动机的工作循环和气流
典型单转子涡轮喷气发动机的气流参数变化规律
燃气涡轮发动机的工作循环和气流
流过小涵道比和大涵道比涡轮风扇发动机的气流
双转子轴流双涵道涡轮风扇发动机（小涵道比）
F119涡扇发动机
二元矢量喷管
F119涡扇发动机
二元矢量喷管
F119涡扇发动机
二元矢量喷管
F119涡扇发动机
二元矢量喷管
F119二元矢量喷管
Two-directional Nozzle
4. F135双转子加力式涡扇发动机（普惠）
联合攻击战斗机F-35的发动机