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秦岭镇海惜无期

作者:jnscsh   时间:2021-06-30 08:41:43   浏览次数:

“斯贝”是英国罗尔斯·罗伊斯公司于上世纪50年代来开始设计的航空喷气发动机。民用型“斯贝”发动机于1959年7月开始设计,1960年开始首次台架试车,1961年10月试飞,1962年7月进行了150小时持久试车,1964年4月正式投入航线使用。“斯贝”发动机发展至今,已经拥有几十个民用和军用改型。其中,民用发动机的主要型号有MkS05、Mld06、Mk511、Mk512、Mk555;军用发动机主要有Mkl01、Mk202、Mk250、TF41、Mk807等。“斯贝”系列发动机按照推力大小,分为4500公斤、5400公斤、6800公斤3个推力等级,民用“斯贝”发动机已经制造了5000台以上。

“斯贝”发动机为双转子结构涡轮风扇发动机,采用5级风扇、12级高压压气机、环管式燃烧室(10个火焰筒)、全外涵结构,在涡轮后设置有内、外涵系气流混合器。设计上吸取了以前英国航空发动机的成功设计经验,在燃油调节系统、气冷式叶片和涡轮弹性支承等方面的设计较为突出。

最早投入航线使用的“斯贝”系列涡轮风扇发动机是民用型Mk511,用于英国宇航公司生产的BAC111和“三叉戟”客机上,生产了700台以上。中国空军和民航总共购买了35架“三叉戟”客机,其上装备的是Mk511的改进型Mk512型发动机。其缩小型Mk555用于福克公司生产的F28支线客机,生产了500多台。军用型Mk250用于“猎迷”式反潜巡逻机,生产了约200台。加力型的Mk202用于英国引进的F-4K/M“鬼怪”式战斗机,生产了约400台,并向中国转让了全套生产技术。罗尔斯·罗伊斯公司与美国艾里逊公司合作,在“斯贝”的基础上改型发展了TF41发动机,用于美军装备的A-7D/E攻击机,生产了约1400台。进入上世纪80年代后,罗尔斯·罗伊斯公司在Mk555的基础上发展了“斯贝”807,用于意大利和巴西合作研制的AMX攻击机的动力,生产了约300台。又以Mk555的核心机为基础,发展出涵道比达3的“泰”式发动机,用于“福克”100客机和“湾流”4公务机上,生产了500台以上。“斯贝”807和“泰”式发动机至今仍在继续生产和改进中。

“斯贝”系列燃气轮机的发展

上世纪60年代末,罗尔斯·罗伊斯公司已经认识到,对于皇家海军业已选定的标准燃气轮机推进组合(2x“太因”RM1C巡航机+2x“奥林普斯”TM3B加速机)来说,在实际应用上存在着很大限制。由于“太因”RM1C型燃气轮机是典型的小功率燃气轮机,与大功率的“奥林普斯”TM3B型燃气轮机之间的功率差距太大,不能适应二者并车使用的要求。而且二者并车实际上也没有意义,因为在高速航行时,与只使用“奥林普斯”TM3B加速机相比,即使可以在总推进功率中加上“太因”RMlC巡航机有限的功率,对于航速的进一步提高也没有显著效益,反而会造成并车装置复杂、难以实现的弊端。这就造成了这样的一种局面:当要求舰艇最大航速至少达到30节时,或者采用标准组合的配置方案,此时仅适用于装备4000吨级的主战舰船:或者采用四台“奥林普斯”TM3B型燃气轮机组合的配置方案,此时仅适用于装备8000吨级的主战舰船。对于2000吨级和6000吨级的主战舰船,来说,此时就缺乏合适的中等功率燃气轮机动力装置来配套。而这两个吨位等级的海军舰船在世界各国海军中并不少见,如果罗尔斯·罗伊斯公司没有产品可以填补中等功率档次燃气轮机的空白,就意味着放弃了一个广阔的市场。而作为大洋彼岸的领跑者,同期的美国通用电气公司已经在179涡轮喷气发动机的基础上开发出中等功率的LM1500型燃气轮机,并已获得美国海军的装备使用。显然,坐看美国佬抢占市场是不能容忍的事情,研制新型中等功率燃气轮机就此提到了罗尔斯·罗伊斯公司的日程上来。

由于此时皇家海军尚未提出对中等功率舰船燃气轮机的需求,而作为从涡轮喷气发动机改型而来的舰船燃气轮机,LM1500型燃气轮机实际上处于与“奥林普斯”TM3B型燃气轮机相当的技术水平上,竞争力没有实质性的改善,对于罗尔斯·罗伊斯公司的现实压力也比较小。为了稳妥起见,罗尔斯·罗伊斯公司为新型燃气轮机选择了“首先发展陆地民用型,然后再发展相应的舰船燃气轮机”的发展路线。与J79型涡轮喷气发动机相对应的是“斯贝”Mk202型涡轮风扇发动机(英国引进的F-4K/M“鬼怪”式战斗机就改装了“斯贝”Mk202型涡轮风扇发动机),那么新型燃气轮机也应该采用“斯贝”系列涡轮风扇发动机来改装。作为“斯贝”系列涡轮风扇发动机中推力较大、技术较为先进的型号,TF41型涡轮风扇发动机被做为改装新型燃气轮机的原型机。与原“斯贝”发动机相比,TF41型发动机完全重新设计了风扇和低压压气机系统,将原有的5级风扇改为3级风扇和2级低压压气机,风扇直径由826毫米增加到950毫米,空气流量和压比都增大了,为此高压压气机改为11级,以保持与原“斯贝”发动机相同的总压比。此外,重新设计了附件传动机匣、外涵道和混合器等,为适应美国海军的要求,在一些部位上改用抗腐蚀材料。

1973年3月,罗尔斯·罗伊斯公司以TF41-A-2型发动机为原型机,进行工业用“斯贝”燃气轮机的改型设计。1974年9月,第一台原型机投入试车,到1976年5月,完成了400小时持久试车。1976年12月,第一台实用型“斯贝”工业燃气轮机投入使用。

“斯贝”工业燃气轮机继承了TF41涡轮风扇发动机总体循环参数高、耗油率低、工作安全可靠、寿命长等优点,主要进行了如下的一些改装设计:去掉了外涵系统,将原TF41发动机的3级风扇进行切顶;增设低压压气机放气装置,在低工况时放气以保证发动机的稳定工作;重新设计压气机机匣,以提供冷却空气引气口和压气机放气口:改进火焰筒和燃料喷嘴等燃烧室部件,以适应通用液体和气体两种燃料的需要;对原排气机匣进行改动,以加装动力涡轮组件;设计2级轴流式动力涡轮及新的排气和传动装置,去掉原航空发动机的多余传动装置,把附件分立设置于燃气轮机之外。

“斯贝”工业燃气轮机正式推向市场之后,获得了各国较多的订单,基本上达到了罗尔斯·罗伊斯公司预期的市场目标。中国也进口了“斯贝”工业燃气轮机,大庆油田和南疆油田都装备了以该机为动力的地面电站。

1974年,“斯贝”工业燃气轮机原型机开始试车之后,罗尔斯·罗伊斯公司在其基础上开始进行舰船用“斯贝”燃气轮机的方案论证。到1977年初,英国皇家海军决定将计划中的“斯贝”舰船燃气轮机作为23型新一代反潜护卫舰的动力。于是,罗尔斯·罗伊斯公司正式

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