猛禽与闪电之心（下）
作者：jnscsh 时间：2021-07-04 08:43:16 浏览次数：次
F119发动机的性能综述
作为世界上第一种第四代发动机，F119的性能指标用现在流行语“华丽得令人发指”来形容是一点也不为过的，具体指标见下表。
F119的性能特点可以归纳为：单位流量推力大（约130千牛/（千克/秒）），推重比高（大于10），能为飞机提供短距离起降能力；不加力推力大，速度特性好，能为飞机提供不加力超声速巡航能力；具有二元矢量推力，能为飞机提供非常规机动能力；具有全权限数字电子控制系统，能实现飞/推综合控制；具有高效可靠性和良好的可维护性。
F119的推力超过一般发动机的3倍，不加力状态下的推力比第三代航空发动机加力状态下还要大。一架F-22战机在两台F119发动机的推动下，不开加力就能以超过马赫数1.4的速度持续飞行，这样可以快速接近战区并实现高速突防，大大提高战机的作战能力，且节省燃料。
F119发动机的设计遵循“产品综合发展”（IPD）的思想，实现性能、安全、可靠、维修、经济等指标的平衡。F119的主要部件比普通涡轮喷气发动机少40%，耐久性更强，工作强度更低，对地面保障设备和人员需求减少50%，定期维护时数减少75%。
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F119发动机的零部件的主要设计特点
F119发动机分为风扇、核心机、低压涡轮、加力燃烧室、尾喷管、附件传动机匣等6个单元体，另有附件、全权限数字电子控制系统以及发动机检测系统。整台发动机由3级风扇、6级高压压气机、带气动喷嘴和浮壁式火焰筒的环形燃烧室、单级高压涡轮、单级低压涡轮、加力燃烧室以及二元矢量喷管等组成。F119净重1360千克，涡轮前燃气温度1850～1950K。
3级风扇
F119发动机的第一级风扇叶片采用宽弦、空心设计，与用于波音777的PW4084发动机采用的空心叶片结构相同，即叶片由叶盆、叶背两块型板经扩散连接法连接成一整叶片。在连接前先将型版接合处纵向加工出几条槽道形成空腔。这种空心叶片的空心度较罗罗（RR）公司采用的带蜂窝芯的夹层结构小。用钛合金制成的3级风扇转子均采用整体叶盘结构（在YF-22上进行验证飞行时所采用的YF119发动机中，仅2、3级风扇采用了整体叶盘）。F119采用线性摩擦焊的加工方法加工整体叶盘。
为了保证风扇机匣刚性一致，保持较均匀的叶尖间隙，F119的风扇机匣做成整环的，风扇转子做成可拆卸的，即2级盘前、后均带鼓环，分别与1、3级盘连接。
风扇进口处采用了靠边弯度的进口导流叶片，可大大缩小常规直静子叶片上、下端的分离损失区。这种设计结构类似于F100发动机，叶片是利用PW开发的NASTAR程序设计的。采用弯曲静子叶片后，可提高风扇、压气机效率与喘振强度。这种叶片也用在F119的高压压气机上及诸多民用PW4084发动机上。
6级高压压气机
F119的高压压气机采用高级压比设计，6级转子全部采用整体叶盘结构，进口导叶与1、2级导叶是可调节的。前机匣采用“Alloyc”阻燃钛合金材料制造，以降低重量，采用了弯曲的静叶。为了增加高压压气机的出口处机匣（该处的直径最小，形成了缩腰）的纵向刚性，燃烧室机匣前伸到压气机的3级处，使燃烧室机匣具有双层结构：外层传递负荷，内层仅作为气流的包容环。这种结构设计在大型、高涵道比涡扇发动机上得到广泛应用。
短环形燃烧室
F119的燃烧室火焰筒为双层浮壁式，外层为整体环形壳体，在壳体与燃气接触的壁面上铆焊有沿圆周和长度切开的一块块瓦块形薄板，薄板与壳体间留有一定的缝隙，冷却空气可由缝中流过，各瓦块形薄板在圆周与长度上可以自由膨胀。为了使薄板在工作中能在圆周与长度上自由膨胀，薄板在圆周与长度上均切成一段段的，形成多片瓦块状的薄板，因此这种火焰筒又称为瓦块式火焰筒。
这种燃烧室可以改善火焰筒的工作条件，不仅可提高火焰筒的寿命，与燃气接触的瓦片烧坏后还可以随时更换，提高了发动机的可维修度；且还可以减少污染物排放。这种结构已经在PW出品的众多发动机上得到广泛的运用，例如V2500、PW4084等民用发动机。
油嘴采用了气动式喷嘴，能改善燃油雾化质量，提高燃烧完全度，减少排污，同时还消除一般离心式喷嘴易生积炭的问题。
单级高压涡轮
F119的高压压气机的工作叶片用PW公司的第三代单晶材料制成，采用了先进的气膜冷却技术。涡轮盘采用了双重的热处理以适应外缘与轮心的不同要求，即外缘采用了提高损伤容限能力的处理，以适应榫槽可能出现的微小裂纹；轮心部分则采用提高强度的热处理，这种在一个零件上采用两种要求不同的热处理，实属罕见。工作叶片叶尖喷涂有一层耐磨涂层（YF119未采用），以减少性能的衰退率，这种措施也被PW应用在大型民用涡轮风扇发动机上。
单级低压涡轮
F119的低压压气机的转向与高压压气机相反。这种高低压转子转向相反的设计，让飞机机动飞行时作用于两转子上的陀螺力矩会相互抵消大部分，因此可减少外传到飞机机体上的力矩，可提高飞机的操纵性。这点对高机动性能战机特别重要。另外，对装于两转子间的中介轴承，轴承内外环转向相反时，会大大降低保持架与滚子组合体相对内外环的转速，对轴承的工作有利，但增加了封严的难度。理论上，高低压压气机反向转动时，可以不要低压涡轮导向器（YF120发动机即是如此），但F119为了保险起见，仍采用了导向器。低压涡轮轮盘中心开有大孔，以便安装高压转子的后轴承（中介轴承），这与F404、M88发动机的结构类似。