火心2000

在世界航空工業(yè)領(lǐng)域，美國向來領(lǐng)跑，蘇/俄緊隨其后。而同處一極的歐洲諸雄因諸多原因則長期不能與上述兩強抗衡。這點在戰(zhàn)斗機研制領(lǐng)域也是如此。不過，憑借聯(lián)合之勢，倒也精品頻出，例如“狂風(fēng)”“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機。向來特立獨行的法國長期對自由獨立的堅持，也建立起了世界級的完善的航空工業(yè)體系。早期憑借“幻影”系列戰(zhàn)斗機奠定了“高盧雄機”的世界地位，而后的“幻影”2000戰(zhàn)機也能在世界刮起三角翼傳奇，世紀(jì)之交的“陣風(fēng)”戰(zhàn)機更是在航空工業(yè)界占據(jù)了一定的地位。

作為歐洲最為頂級的航空工業(yè)流派，法國一向特立獨行，頗具法蘭西風(fēng)采；其他西歐諸雄基本都是聯(lián)合作戰(zhàn)。這在航空發(fā)動機領(lǐng)域也不例外。法國始終堅持自己單干，研發(fā)了阿塔系列、M53、M88系列發(fā)動機；而另外諸雄在聯(lián)合研制“狂風(fēng)”“臺風(fēng)”戰(zhàn)機之時，發(fā)動機也采取了聯(lián)合研制方法，研制了RB199、EJ200發(fā)動機?；ㄩ_兩朵，各表一枝，現(xiàn)在我們來看看歐洲聯(lián)合研制的“風(fēng)之心”——RB199與EJ200發(fā)動機。

總體性能

作為集西歐四國大成，EJ200是新一代中推發(fā)動機的杰出代表，可謂是航空工業(yè)的尖端技術(shù)的巔峰之作。在研發(fā)EJ200時，四國拋開先前他們合作的RB199發(fā)動機的技術(shù)框架，采用雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，利用航空材料、氣動技術(shù)的進步，重點突出超聲速作戰(zhàn)能力，提高發(fā)動機的單位推力，簡化整體結(jié)構(gòu)，減少零部件數(shù)量，取得了令人滿意的效果。

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EJ200發(fā)動機的操作性、適用性

1.可靠性

·平均無故障間隔（MTBF）：大于100EFH（發(fā)動機飛行小時）

·空中停車率：小于0.1/1000EFH

·發(fā)動機非計劃換發(fā)率：小于1.0/1000EFH壽命（FOC標(biāo)準(zhǔn)）

·熱端部件壽命2000EFH

·發(fā)動機設(shè)計總壽命高達6000EFH，大約相當(dāng)于30年的使用壽命（已每年200EFH計算）

2.維護性

·單元體結(jié)構(gòu)：發(fā)動機快速修復(fù)能力

·先進的視情維護

·方便使用的外場可更換件（LRI）

·廣泛使用孔探儀

·發(fā)動機拆換時間小于45分鐘

3.后勤保障

·使用普通維護工具

·容易培訓(xùn)

·較少的直接維護工時/發(fā)動機飛行小時

·發(fā)動機可互換

4.發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控

·全權(quán)限數(shù)控裝置

·發(fā)動機健康狀況持續(xù)監(jiān)測與事件報告功能。

技術(shù)特點

EUROJET在設(shè)計之初便為EJ200定下模塊化設(shè)計的總基調(diào)，整機由15個單元體和數(shù)字式發(fā)動機控制器及監(jiān)測單元組成。研制中充分吸取當(dāng)時航空工業(yè)的先進技術(shù)，大量使用先進的氣動、材料、工藝、冷卻等技術(shù)，并運用一體化研制方案，從而大幅度縮短研制周期（和傳統(tǒng)研發(fā)模式相比），減少了研發(fā)經(jīng)費。研發(fā)中EUROJET十分注重先進技術(shù)與成熟技術(shù)的緊密結(jié)合，充分優(yōu)化前期在RB199發(fā)動機合作中所取得的技術(shù)經(jīng)驗，并大力借鑒羅羅公司在民用發(fā)動機領(lǐng)域的頂級技術(shù)，合理安排新技術(shù)的應(yīng)用比例，嚴(yán)格遵守循序漸進的原則，逐步擴大原則，所有部件需經(jīng)充分驗證后方能裝機使用；同時在研制過程中，經(jīng)歷大量嚴(yán)苛的試驗以及飛行考核，確保發(fā)動機的可靠性、耐久性、適用性均達到國際先進水平。正是基于這樣的總體指導(dǎo)思想，最終打造出了一臺綜合性能突出，壽命長、壽命周期費用低的先進軍用發(fā)動機。

從總體結(jié)構(gòu)分析，EJ200為雙轉(zhuǎn)子、小涵道比、混合排氣的渦扇發(fā)動機，設(shè)置了前后兩個主承力框架（即中介機匣框架與位于高低壓渦輪之間的渦輪級間框架）、5個轉(zhuǎn)子支撐點、兩個滑油腔。發(fā)動機采用了3級風(fēng)扇，5級高壓壓氣機，短環(huán)形主燃燒室。高低壓渦輪各一級，平行進氣式，帶鏡像火焰穩(wěn)定器的加力燃燒室以及收斂—擴散噴管。

壓氣機系統(tǒng)——風(fēng)扇、高壓壓氣機（德國MTU Aero公司、英國羅羅公司）

作為整個EJ200發(fā)動機中的最具技術(shù)含量的關(guān)鍵部件，壓氣機的研發(fā)，當(dāng)然是由業(yè)界大佬羅羅公司擔(dān)當(dāng)，德國的MTU公司也參與此項工作。EJ200在設(shè)計之初就定位于未來21世紀(jì)的先進發(fā)動機，因此，在研制中基本推翻了此前合作產(chǎn)品RB199發(fā)動機的技術(shù)框架，引入了全新的設(shè)計手段（三元黏性非定常計算葉片造型）。提高了增壓比（提高了葉尖切線速度，增大了擴散因子），總壓比達到26，平均級壓比超過1.5。更讓人嘆為觀止的是這樣的總壓比級別僅采用8級壓氣機便達到了。美國同級別的F414發(fā)動機（F/ A-18E/F戰(zhàn)斗機的動力系統(tǒng)）則是10級，級壓比1.4；法國“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機的動力系統(tǒng)M88發(fā)動機為9級，級壓比1.427。EJ200的級負(fù)荷水平雖然提升許多，但部件效率及喘振余度高，穩(wěn)定工作的能力不減反增。現(xiàn)簡單介紹壓氣機的各個分系統(tǒng)。

1、三級軸流式風(fēng)扇

風(fēng)扇采取整體葉盤（Blish）結(jié)構(gòu)，應(yīng)用三維計算流體力學(xué)（CFD）氣動設(shè)計，跨聲速寬弦風(fēng)扇葉片（3級轉(zhuǎn)子葉片數(shù)分別為20、30和40片），可以在增加效率、提高強度的同時減輕重量。整臺風(fēng)扇轉(zhuǎn)子為懸臂支撐，進口直徑為740毫米，單元體長度700毫米。

為了簡化發(fā)動機結(jié)構(gòu)，風(fēng)扇取消了支承點（即進氣匣處不用設(shè)置1號軸承）。EJ200之所以能有如此設(shè)計，是因為其風(fēng)扇葉身上沒有設(shè)置窄弦葉片常見的阻尼凸肩，進氣機匣也沒有設(shè)置導(dǎo)向葉片，而增壓比與平均級壓比分別達到了4.211和1.6147。同時，風(fēng)扇在設(shè)計轉(zhuǎn)速下，還保有了20%以上的喘振余度。因此，即使取消了進口可變彎度導(dǎo)葉（VIGV），發(fā)動機仍具有良好的穩(wěn)定工作能力。所以便取消了1號支承點。

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VIGV是航空發(fā)動機中經(jīng)常使用的防喘振措施。一般由前部固定的支板、后部連接可改變角度的導(dǎo)向葉片以及操作機構(gòu)等組成，其主要作用是當(dāng)進氣條件處于非設(shè)計工況時，調(diào)整導(dǎo)葉角度以改變氣流方向，保證發(fā)動機能夠穩(wěn)定工作。國際上同類型發(fā)動機，例如美國的F414-GE-400、法國的M88-2發(fā)動機都采取了這樣的設(shè)計。一般安裝VIGV的進氣機匣在正常情況下還是發(fā)動機的主要承力框架，前緣固定的支板作為對外傳力部件，傳遞風(fēng)扇前支點（即1號軸承）的負(fù)荷。

作為面向21世紀(jì)的先進發(fā)動機，歐洲四國對EJ200是呵護有加，盡量采取了當(dāng)時四國在航空工業(yè)所能取得的最頂級技術(shù)。不過，EJ200也并不是一味的采取全新技術(shù)，仍采用了部分看似落后，但卻十分成熟的設(shè)計方案。如在防喘增穩(wěn)方面，EJ200的一級風(fēng)扇機匣沿周向設(shè)計了機匣處理裝置，即在機匣內(nèi)壁對應(yīng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的部位開設(shè)處理槽，讓氣流周期性的進入處理機匣，然后從前端再射入主氣流，形成葉尖區(qū)的一股回流。這種設(shè)計多見于渦噴發(fā)動機，在渦扇發(fā)動機上基本不采用（在新一代軍用渦扇發(fā)動機種，只有EJ200和蘇聯(lián)/俄羅斯的RD-33發(fā)動機采用）。與實壁機匣相比，EJ200的這項大巧若拙的設(shè)計能夠有效延遲壓氣機不穩(wěn)定工況的發(fā)生，顯著增加喘振余度。同時，構(gòu)造比較簡單，對于發(fā)動機的重量、結(jié)構(gòu)等影響不大。

風(fēng)扇機匣采用鈦合金制造，沿軸向分成4段圓環(huán)，機匣上焊接有靜子葉片（整流葉片）。在進氣機匣的外壁銑出網(wǎng)格狀加強筋以提高機匣強度，第二級處設(shè)有引氣口，用于向飛機燃油箱增壓。

2、五級軸流式高壓壓氣機

該壓氣機分為3個部分：前轉(zhuǎn)子（由第一二級組成，全部由鈦合金制造，第一級轉(zhuǎn)盤帶短軸，短軸前部加工出圓弧端齒）、后轉(zhuǎn)子（由第四五級組成，并帶后錐軸，輪盤材料是Inconel高溫合金制造），以及單獨的第三級鈦合金葉盤。

前轉(zhuǎn)子的兩個輪盤經(jīng)電子束焊（EBW）形成一個整體，后轉(zhuǎn)子采用慣性摩擦焊（IFW）焊接，再用短螺栓將兩段部件與第三級葉盤裝配成一個完整的5級軸流式高壓壓氣機轉(zhuǎn)子。高壓壓氣機第三級設(shè)置引氣出口，引出的空氣（390℃）用于冷卻低壓渦輪靜子（導(dǎo)向器）；第五級空氣則提供給燃燒室（氣膜冷卻）、低壓渦輪轉(zhuǎn)子等。

高壓壓氣機的總壓比6.2，級壓比1.44，壓氣機出口總溫773.15K，總壓2.7兆帕，采用等外徑的氣流通道。EJ200在設(shè)計之初，為了降低技術(shù)難度，縮短研發(fā)時間，采用了兩級可調(diào)靜子。不過，在隨后的大量試驗中發(fā)現(xiàn)，僅用一排調(diào)節(jié)機構(gòu)就能滿足壓氣機在各種轉(zhuǎn)速下具有較好的穩(wěn)定工作能力，于是，全臺壓氣機一共采用了一級可調(diào)靜子（0級——壓氣機進口可調(diào)靜葉）。整個壓氣機的葉片均按照三元流設(shè)計的小展弦比葉型。壓氣機的前三級都是采用整體葉盤結(jié)構(gòu)，減輕了部件重量。

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壓氣機系統(tǒng)使用的先進技術(shù)

作為EJ200發(fā)動機最核心的部件，四國采用了當(dāng)時其所取得的所有最先進的技術(shù)，傾力打造，提高穩(wěn)定工作余度，同時保持其設(shè)計性能。

整體葉盤（Blisk：Bladed-Disk）：

顧名思義，整體葉盤是將轉(zhuǎn)子葉片同轉(zhuǎn)盤做成一個整體的形式，它是目前新型航空發(fā)動機的重要技術(shù)。EJ200的3級風(fēng)扇、高壓壓氣機的前3級均采用整體葉盤，還計劃將后兩級也改為同樣結(jié)構(gòu)，使之成為全整體葉盤的發(fā)動機。

相對整體葉盤的一體式結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)葉盤的連接方式是將葉片榫頭安裝在轉(zhuǎn)盤榫槽中，再用鎖片將其固定。這樣“拼裝”結(jié)構(gòu)，增加了部件重量、零部件數(shù)量。同時每個零部件之間也存在一定的間隙。高壓壓氣機一直都處于高速旋轉(zhuǎn)、高溫的苛刻工作環(huán)境中。炙熱的熱氣流在這些間隙中流竄，影響壓氣機的正常運轉(zhuǎn)。而整體葉盤則無需加配榫頭、榫槽，零部件尺寸也所減小，減重效果也是十分理想（有資料稱，兩者相比可減輕一半的重量）。因此，整體葉盤也成為了當(dāng)今先進航空發(fā)動機的標(biāo)配技術(shù)之一了。

既然整體葉盤具有如此多的優(yōu)點，那為何在航空發(fā)動機工業(yè)方面卻為何不大規(guī)模普及呢？這主要是因為整體葉盤存在兩大障礙：一是加工問題，二是維修問題。一旦出現(xiàn)葉片受到損傷需要更換時，榫槽連接的葉盤可以單獨更換受損零件，而整體葉盤是無法拆卸葉片的。如果沒解決維修的配套工作，那么整個葉盤就全部報廢。因此，直到20世紀(jì)90年代，世界幾大航空發(fā)動機工業(yè)強國在整體葉盤方面取得技術(shù)突破，整體葉盤才逐漸推廣使用。

EJ200在采用整體葉盤時，采取穩(wěn)步推進的方式，并不是一步到位的全部采用整體葉盤，堅持由點到面，逐步擴大的過程。型號驗證機階段（DVE）僅第三級風(fēng)扇做成整體葉盤（電子焊接成型），其余壓氣機仍采用榫槽連接，在經(jīng)過諸多試驗后，設(shè)計人員對其作出針對性的改進升級。03批發(fā)動機的3級風(fēng)扇和第三級高壓壓氣機都采用整體葉盤；而到最終批量生產(chǎn)時，整體葉片已是壓氣機的主要結(jié)構(gòu)形式了。未來，準(zhǔn)備將利用全整體葉盤的壓氣機。EJ200的整體葉盤所使用的先進加工技術(shù)：

之所以整體葉盤能得以在EJ200上大規(guī)模推廣，主要是因為四國有了以下幾項技術(shù)的突破。

·鍛件數(shù)控機床機械加工：通常在五座標(biāo)數(shù)控銑床上將鍛件削成設(shè)計要求的形狀。不過，這種加工方法耗時較長，成本也是居高不下；

·電化學(xué)加工（ECM）：這種加工方法適用于葉盤制造的各個階段（從粗加工到葉片的精加工），加工后的成品無需手工拋光，且質(zhì)量很高。這種方式是將工件材料被溶解在電解液中，通電后整體葉盤作為正極，葉片形狀的工具為負(fù)極。也就是反電鍍工程。與數(shù)控機械加工方法相比，ECM可大幅縮短加工時間， EJ200生產(chǎn)型的第三級風(fēng)扇（直徑650毫米、40片工作葉片），F(xiàn)414、YF120等葉盤均使用該方法制造。

·電子束焊（EBW）：即分別生產(chǎn)出葉片與輪盤毛坯，然后再用EBW方法將葉片焊接到輪盤上。這種方法發(fā)展多年，比較成熟，早期的EJ200就采用了EBW制造第三級風(fēng)扇與高壓壓氣機葉盤。

·線性摩擦焊（LFW）：此方法的初衷是為了修復(fù)整體葉盤的損傷問題，主要針對受損的Blisk葉片，后來推廣到葉盤制造中。屬于一種固態(tài)連接技術(shù)，類似于擴散連接。EJ200前后兩級風(fēng)扇正是應(yīng)用此項工藝的杰出成果，成型后的葉盤連接處看不到焊縫。從發(fā)展趨勢看線性摩擦焊有望逐漸取代電子束焊。

此外，還有擴散連接、精鑄拋光（適用于小型發(fā)動機）等技術(shù)。

高壓壓氣機雙層機匣

EJ200發(fā)動機的后兩級高壓壓氣機采用比較常見的雙層機匣。外層機匣作為部件主要的承力結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁則是氣流包容環(huán)和靜葉的固定面。隨著技術(shù)的成熟，到正式生產(chǎn)時，為了減少發(fā)動機承受大機動飛行時載荷對葉尖間隙產(chǎn)生的不利影響，整個壓氣機機匣都采用雙層壁設(shè)計。外層機匣由鈦合金制造、連接著中介機匣，承受核心機的外部載荷。

機匣內(nèi)部做成整環(huán)形的分段，各分段用螺栓相連接，這樣可以保證葉尖的均勻間隙。5級壓氣機的前4級采用鈦合金制造，第五級采用鎳合金制造。第三級機匣處設(shè)置引氣出口，向低壓渦輪等系統(tǒng)輸出冷卻空氣。

為了方便維修人員檢查部件情況，提高維護性能，在機匣上設(shè)置了多個探孔，分別位于前部VIGV、中段第三級靜葉和后部擴散器處。

防鈦火設(shè)計

EJ200的壓氣機中大量使用鈦合金材料，尤其是機匣與葉片部分（高壓壓氣機出口級的輪盤、葉片仍是鎳基高溫合金），因此容易引發(fā)鈦著火事故。為了避免鈦火的發(fā)生，在內(nèi)機匣對應(yīng)工作葉片的部位設(shè)計了防鈦火的氧化鋯陶瓷涂層。

圓弧端齒聯(lián)軸器

所謂圓弧端齒聯(lián)軸器就是在兩個轉(zhuǎn)子連接軸的端面上分別加工出相互嚙合的端齒，然后用短螺栓連接兩段部件，嚙合的齒面形成圓弧形，故得名。這種連軸器端齒傳遞扭矩、定心，用螺栓連接傳遞軸向力，因為具有傳遞扭矩大、能自動定心（解決熱定心問題）、拆卸方便等特點。此技術(shù)也被主要航空強國所運用，EJ200也不例外。EJ200全機共有3處使用到該裝置：高壓壓氣機前軸與三號軸承短軸、高壓壓氣機后軸與高壓渦輪前軸以及低壓渦輪后軸同低壓渦輪長軸間。圓弧端齒聯(lián)軸器的使用方便了滾珠軸承的拆裝，同時也十分方便的拆卸發(fā)動機的單元體，提高了發(fā)動機的可維護性。后來在使用中，EJ200發(fā)動機的核心機完全可以在“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機上直接拆卸，大大方便了實際使用。

先進材料

在航空工業(yè)界，發(fā)動機的性能提升與高新材料的采取息息相關(guān)。EJ200的高壓壓氣機使用了名為IMI834新型高溫合金材料。它由英國IMI鈦合金公司于1982年開始研制，是目前投入使用的耐溫能力最高的鈦合金。羅羅公司出品的遄達系列發(fā)動機的高溫壓氣機轉(zhuǎn)子（輪盤、鼓筒、軸等）都是這種材料制造的，其中遄達700系列的整個高壓壓氣機都使用了IMI834材料，成為首個“全鈦轉(zhuǎn)子”設(shè)計的型號。

截止到目前，根據(jù)公開資料顯示，在EJ200的發(fā)動機中前部的壓氣機轉(zhuǎn)子均由IMI834材料制造，后兩級轉(zhuǎn)盤仍采用IN718合金。根據(jù)EUROJTET公司的計劃可知，在EJ200的后續(xù)改進計劃中，IMI834或者耐溫性能更高的輕質(zhì)材料（比如高溫鈦基復(fù)合材料TMC）會逐漸應(yīng)用至整臺壓氣機轉(zhuǎn)子，甚至所有的工作葉片。

寬弦（小展弦比）無凸肩葉片

從渦輪噴氣發(fā)動機誕生至今，其風(fēng)扇葉片發(fā)展經(jīng)歷了幾代設(shè)計計算和制造工藝的逐步改進，其生產(chǎn)技術(shù)、質(zhì)量控制、可靠性均已形成規(guī)模。隨著航空技術(shù)的飛速發(fā)展，航空發(fā)動機采用的新技術(shù)也在不斷增加，寬弦無凸肩葉片就是其關(guān)鍵技術(shù)之一。它是具有增加發(fā)動機壓氣機喘振余度、抗外物損傷、提高發(fā)動機的推力，減少葉片數(shù)和減輕重量等優(yōu)點，日益受到航空工業(yè)強國重視，也都在各自的當(dāng)家產(chǎn)品上進行普及推廣使用，例如PW的PW4084、GE的GE90、羅羅的遄達800等發(fā)動機。總體來講，寬弦無凸肩葉片發(fā)展至今可分為以下幾個階段：

第一階段：窄弦實心風(fēng)扇葉片階段

早期的風(fēng)扇葉片出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代初期，主要用鈦合金材料制造。為了增加葉片剛性和自振頻率，在葉身上距離葉尖1/3處，設(shè)有向兩側(cè)伸出的阻尼凸肩（減振凸臺）。凸肩在葉片之間相互抵緊，形成一個加強環(huán)，例如CFM56-5發(fā)動機上的風(fēng)扇直徑為1.3米，風(fēng)扇葉片長0.6米，用鈦合金整體鍛件加工而成，其上就有一個完整的加強環(huán)。

這個時期的風(fēng)扇葉片的特點是窄弦、帶凸肩、實心結(jié)構(gòu)。

不過，隨著技術(shù)的發(fā)展，對大推力發(fā)動機的要求越來越高。而這種窄弦實心帶凸肩的風(fēng)扇葉片的加工工藝不好，制造成本也是居高不下。其次，由于氣流流過凸肩處會產(chǎn)生分離，使氣流效率下降，且實心葉片重量過大，完全不適用與新一代大推力發(fā)動機的風(fēng)扇設(shè)計要求。針對窄弦實心帶凸肩風(fēng)扇葉片的缺點，世界各國立刻展開技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)了寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片。不過，由于技術(shù)含量過高，各國都分階段實現(xiàn)技術(shù)突破，主要區(qū)別在于葉片是否是空心。

第二階段：寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片

針對早期窄弦實心帶凸肩風(fēng)扇葉片的缺點，英國羅羅率先于20世紀(jì)80年代研究成功了鈦合金面板和蜂窩芯板，經(jīng)過擴散纖焊接成類似“三明治”的寬弦實心無凸肩風(fēng)扇葉片，正式拉開了寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片的新紀(jì)元。

第一代寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片

羅羅的“三明治”式寬弦實心無凸肩風(fēng)扇葉片，雖然沒有真正達到空心設(shè)計，但其技術(shù)性能較窄弦實心帶凸肩葉片已有了較為明顯的技術(shù)進步。其被率先應(yīng)用在旗下的RB211-535E4和由其主導(dǎo)設(shè)計制造的V2500發(fā)動機上。其葉片弦長比原來增加40%左右。隨后立即投入到了大量的試驗中，和窄弦實心帶凸肩風(fēng)扇葉片相比，具備以下優(yōu)點：

·風(fēng)扇葉片減少了1/3；

·轉(zhuǎn)子重量減輕了10%～30%；

·得益于“三明治”式的蜂窩芯結(jié)構(gòu)，葉片的減振特點，得到了明顯的優(yōu)化；

·葉片壽命得到明顯提升；

·因取消了凸肩，葉柵通道面積加大，喘振余度變寬，級效率顯著提升。

換裝了新一代葉片的V2500發(fā)動機在實際使用中，曾多次遭受飛鳥撞擊事件，但仍安全落地，證明此種寬弦實心無凸肩風(fēng)扇葉片的機構(gòu)設(shè)計和制造技術(shù)的成功。

第二代寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片

羅羅雖然率先研發(fā)出第一代寬弦實心無凸肩風(fēng)扇葉片，但為了避免技術(shù)難點，仍采用了實心葉片，并未真正達到寬弦空心無凸肩葉片的要求。因此，在第一代寬弦實心無凸肩風(fēng)扇葉片定型生產(chǎn)后，立刻在此基礎(chǔ)上展開了技術(shù)攻關(guān)，于1994年研究成功了第二代寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片。這種葉片采用鈦合金3層結(jié)構(gòu)的超塑成形/擴散連接（SPF/DB）組合工藝制成。風(fēng)扇葉片芯部采用建筑學(xué)上的三角形桁架結(jié)構(gòu)，取代第一代的蜂窩芯結(jié)構(gòu)。

這種三角形桁架結(jié)構(gòu)質(zhì)輕，每片葉片重量比蜂窩芯結(jié)構(gòu)葉片輕15%；承力方面也有明顯提升。羅羅公司將此種技術(shù)立刻應(yīng)用到其生產(chǎn)的“遄達”系列發(fā)動機上，大量裝配到波音777、A330飛機上。該發(fā)動機風(fēng)扇直徑2.79米，葉尖速度為457米/秒，每片寬弦葉片重量僅9千克，氣動設(shè)計和制造技術(shù)均處于當(dāng)今世界領(lǐng)先水平。

英國人的先撥頭籌，美國的航發(fā)絕代雙驕也不閑著。PW公司與羅羅公司同時期前后，也對寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片展開技術(shù)攻關(guān)，并以PW4000系列發(fā)動機作為實驗?zāi)繕?biāo)，在研發(fā)PW4000系列的增推型PW4084發(fā)動機時，將風(fēng)扇葉片的設(shè)計由原來的窄弦實心帶凸肩設(shè)計改為寬弦空心無凸肩設(shè)計，使葉片數(shù)量由原來的38片減少到22片；風(fēng)扇直徑達到2.8米，葉尖速度為387米/秒。其寬弦風(fēng)扇無凸肩葉片用兩塊經(jīng)過加工的鈦合金帶筋厚板，首先采用擴散連接（DB）工藝連接，然后用超塑成形（SPF）工藝使葉片成形，最后數(shù)控加工葉根和葉型。

眼看著另外兩大勁敵在寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片上高歌猛進，作為航空發(fā)動機三巨頭之一的GE公司豈能閑著？GE針對21世紀(jì)航空工業(yè)的需求，研發(fā)了GE90發(fā)動機，其風(fēng)扇采用了高韌性環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制造的寬弦實心無凸肩風(fēng)扇葉片。其風(fēng)扇直徑3.24米，風(fēng)扇葉尖速度390米/秒，風(fēng)扇葉片長1.1米，弦寬0.61米。

作為新一代的風(fēng)扇葉片，GE公司另辟蹊徑，研究了一種855-7IMT增韌/石墨纖維預(yù)浸帶纏繞的寬弦風(fēng)扇葉片。為了提高葉片抗分層性能和抗撞擊能力，在環(huán)氧中加入了用于軍用裝備防護的材料——凱夫拉（Kevlar）微粒；采用模壓成形法制造出此種樹脂基復(fù)合材料的寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片。這種材料制造出的風(fēng)扇葉片，抗顫振性能、抗鳥撞能力和低噪聲指標(biāo)均達到世界領(lǐng)先水平，符合適航證的合格標(biāo)準(zhǔn)。GE90發(fā)動機被波音777大量采用，于1995年投入航線運營。

第三代寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片——鈦基復(fù)合材料寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片

隨著第二代寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片的大量投入使用，各國又對新一代風(fēng)扇葉片制造材料和制造工藝展開了新的技術(shù)攻關(guān)。在新一代風(fēng)扇葉片研發(fā)中，引入了新一代航空航天飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計中的“選擇強化”的設(shè)計思想，研發(fā)了鈦基復(fù)合材料制造的第三代寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片。

鈦基復(fù)合材料（TMC）采用連續(xù)纖維來增強金屬基體。連續(xù)纖維不僅可以提高材料的高溫強度和剛度，還可以提高其韌性。PW公司研究了連續(xù)碳化硅纖維增強的鈦基復(fù)合材料寬弦風(fēng)扇葉片，開啟了寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片的大門。這種材料制造的風(fēng)扇葉片，剛度更高，重量更輕，更耐撞擊，可使發(fā)動機風(fēng)扇減重約14%；英國羅羅公司也在其軍用發(fā)動機預(yù)研計劃中，開展碳化硅纖維增強的鈦基復(fù)合材料整體葉環(huán)轉(zhuǎn)子（Bling）的研究；日本進行了SCS-6/Ti-15-3實心壓氣機葉片的研究

鈦基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的制造過程是：首先將碳化硅纖維（SCS-6）制成預(yù)制帶，方法是將單方向排列的SCS-6與鈦絲編織成纖維布，鈦箔和纖維布間隔疊放，按照葉片不同部位的厚度要求確定疊放層數(shù)，然后用熱等靜壓法進行碳化硅纖維預(yù)制帶的擴散連接。

第二步將SCS-6預(yù)制帶和鈦合金（Ti-6Al-4V）制成TMC楔型面板，經(jīng)X射線、超聲探傷、金相和尺寸檢查合格后，按風(fēng)扇葉片要求的疊層次序制備葉片毛坯組件，最后采用SPF/DB工藝成形出寬弦空心葉片，葉片面板厚度從根部到葉尖遞減。

寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片的技術(shù)特點三維粘性設(shè)計

隨著時代的進步，在20世紀(jì)90年代各航空工業(yè)強國將三維黏性計算機流體力學(xué)（CFD）應(yīng)用到航空發(fā)動機的風(fēng)扇葉片設(shè)計中，設(shè)計出帶后掠或前掠的寬弦風(fēng)扇葉片，削弱葉片通道中的激波及強度，提高空氣流量2%以上

圓弧榫齒

常規(guī)風(fēng)扇葉片榫齒均做成直線形。如果寬弦葉片設(shè)計成較寬大的平行四邊形葉根平臺來包容葉身下部截面的弧形輪廓，就必須加大風(fēng)扇直徑才能排開所有葉片。而將葉根平臺做成與葉根截面形狀基本一致，即其輪廓也呈弧形，就可以降低榫齒最大寬度，從而減小風(fēng)扇盤直徑和重量。

整體葉盤結(jié)構(gòu)

整體葉盤將葉片和風(fēng)扇盤采用一定的焊接方式連接成一體，省去常規(guī)風(fēng)扇連接的榫齒和榫槽，大大簡化了結(jié)構(gòu)、減輕重量。此技術(shù)已在美國的F119和英國的EJ200發(fā)動機上使用。

寬弦空心無凸肩風(fēng)扇葉片在軍用發(fā)動機上的應(yīng)用

羅羅公司在EJ200發(fā)動機的研制中，采用了寬弦無凸肩的鈦合金復(fù)合材料制造的風(fēng)扇葉片，無需可變彎度進口導(dǎo)流葉片，簡化了發(fā)動機的結(jié)構(gòu)。

PW公司為適應(yīng)美國先進戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機F-22的性能需求，研制了F119-PW-100發(fā)動機。為了提高F119的級載荷和擴大喘振邊界，PW公司將PW4084發(fā)動機上采用的寬弦無凸肩空心風(fēng)扇葉片的設(shè)計應(yīng)用在F119的第一級鈦合金風(fēng)扇葉片上，增大了葉片的強度和損傷限度。

中介機匣與1、2號軸承座（英國羅羅公司）

作為EJ200發(fā)動機的主要承力部件，中介機匣位于風(fēng)扇與核心機之間，由鈦合金精密鑄造而成，擔(dān)負(fù)著軸向與徑向負(fù)荷。中介機匣分為內(nèi)環(huán)、外環(huán)、8塊支板部件以及軸承機匣（3號軸承）等。支板上設(shè)置有分流環(huán)，將風(fēng)扇出口的壓縮空氣分成兩股，即內(nèi)涵氣流（進入核心機）與外涵氣流（進入外涵道）。

機匣上設(shè)置有安裝節(jié)，作為發(fā)動機的懸掛連接點，向機身傳遞發(fā)動機產(chǎn)生的推力，同時上面還設(shè)置了發(fā)動機功率提取POT（Power Takeoff），又稱為功率分出，主要是用作為戰(zhàn)斗機提供安裝點等，并安裝測量低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的傳感器。

作為羅羅公司的看家本領(lǐng)，EJ200的1、2號軸承座——風(fēng)扇轉(zhuǎn)子兩個軸承安排獨居羅羅公司特色。為了便于風(fēng)扇軸承的安裝拆卸，將1號滾棒軸承與2號滾珠軸承安裝在一根軸上（稱作為中間軸），并固定在軸承座中，風(fēng)扇轉(zhuǎn)子通過套齒聯(lián)軸器與前端相連，中間軸后端則與低壓渦輪長軸連接。

主燃燒室（英國羅羅公司）

EJ200的主燃燒室在早期的驗證機、原型機的設(shè)計中，為了避免過多的高新技術(shù)的采用而耽誤整個發(fā)動機的研發(fā)進度，直接采用成熟技術(shù)——蒸發(fā)管式燃油噴嘴。這種技術(shù)也在RB199、XG-40等上大量使用。是成熟且可靠的技術(shù)，在長期的運行中，這種噴嘴的燃油霧化質(zhì)量好，燃燒區(qū)很短。后來經(jīng)過大量的技術(shù)攻關(guān)，從03批發(fā)動機開始，將這種成熟但落后的蒸發(fā)管式燃油噴嘴升級為氣動霧化噴嘴。這種噴嘴所需油壓較低，噴嘴形狀主要取決于氣流狀態(tài)，能在主燃區(qū)形成更好的燃油分布，點火范圍更大，適合高壓比的發(fā)動機。這種設(shè)計已成為當(dāng)代先進發(fā)動機的技術(shù)標(biāo)配。

EJ200的主燃燒室采取短環(huán)形先進氣膜冷卻設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高。燃燒室的內(nèi)外機匣做成先緩后突擴的前置式二級擴壓器，安裝了114片整流葉片（即高壓壓氣機出口葉片、擴壓器前置入壓氣機的出口段，以縮短燃燒室的長度）。

燃燒室的短環(huán)形火焰筒是由鎳基高溫合金鍛坯機加工而成，頭部安裝有20個氣動霧化燃油噴嘴，其中兩個是主噴嘴負(fù)責(zé)起動噴嘴?；鹧嫱矁?nèi)還設(shè)有兩個點火裝置（主燃燒室的啟動點火）與1個熱射流噴嘴（用于接通加力）。

發(fā)動機一旦起動，主燃燒室區(qū)的溫度可達到2000℃以上。為了降低溫度，火焰筒壁上采用“Z”形冷卻環(huán)，并開設(shè)了大量的小孔引入冷卻空氣以形成保護氣膜。除此以外，還在火焰筒內(nèi)壁（和高溫燃?xì)饨佑|面）涂有隔熱層（TBC），提高部件的抗熱腐蝕能力，延長使用壽命。

擴壓器為整體精密鑄造，其流道型面及整體式導(dǎo)向葉片經(jīng)過磨粒流拋光處理，壓氣機出口高速氣流進入擴壓器內(nèi)減速擴壓，并分成兩大部分：一部分進入火焰筒頭部，同燃油混合成油霧組織燃燒；另外相當(dāng)部分的空氣流入燃燒室機匣與火焰筒間的環(huán)腔，并不斷地通過氣孔（如補燃孔、摻混孔等）進入火焰筒燃燒。同時，這股氣流因包裹整個燃燒室，起到冷卻作用，也是冷卻氣膜空氣的主要來源。

燃燒室出口處安裝有44片高壓渦輪導(dǎo)向葉片，出口溫度經(jīng)過諸多先進技術(shù)處理，分布均勻，排放低，無可見煙霧，具有出色的過渡態(tài)性能以及良好的自點火能力。

燃燒室還開有多個探孔，可供維護人員用孔探儀檢查部件情況。燃燒室機匣上設(shè)有P3/T3（高壓壓氣機出口總壓、總溫）探針。

渦輪單元（英國羅羅公司、意大利Avin公司、德國MTU公司）

EJ200的渦輪由高、低壓渦輪各一級。高、低壓渦輪采用了所謂的“對轉(zhuǎn)渦輪”形式，即渦輪轉(zhuǎn)向相反的設(shè)計形式。兩者的轉(zhuǎn)速分別為12800轉(zhuǎn)/分（低壓）、18000轉(zhuǎn)/分（高壓）。

1、高壓渦輪：為單級軸流式，采用逆時針方向運行。高壓渦輪長期工作在極其惡劣的環(huán)境中（高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速），其燃?xì)鉁囟却蟠蟾哂诤辖鸬娜埸c溫度。因此，選用先進的制造材料和冷卻技術(shù)是渦輪設(shè)計成敗的一大關(guān)鍵。渦輪葉片采用三元流設(shè)計沿徑向呈曲線（即傾斜葉片），可減少端壁附面層的不利影響，提高了部件效率。渦輪葉片也是CFD氣動設(shè)計的成果，使用第二代單晶高溫材料（CMSX-4），先進的無余量熔模精鑄。由于氣動效率高，因此葉片數(shù)量減少（64片）。

為了提高冷卻效果，葉片采用復(fù)合冷卻形式（對流、沖擊、氣膜冷卻等綜合方法）。內(nèi)部有復(fù)雜的多孔冷卻通道，構(gòu)造十分復(fù)雜。葉片表面采用激光打孔等方法加工出大量的冷卻孔，并經(jīng)等離子噴涂含鉻-鎳的陶瓷熱障涂層。第二代粉末高溫合金Udimet720（U720）制造的渦輪盤，輪緣處設(shè)有螺栓孔，輪盤前部焊接渦輪前軸，軸的前端加工出圓弧端齒，以便同高壓壓氣機轉(zhuǎn)子后軸連接。

2、低壓渦輪：為單級軸流式，采用順時針運轉(zhuǎn)方向，共90片帶冠葉片，單晶高溫合金制造。粉末合金的渦輪盤。低壓渦輪葉片的葉片較長，一般采用帶冠設(shè)計，可較好解決葉片的振動問題，并能減少漏氣損失，提高部件效率。EJ200的渦輪葉冠做成鋸齒形狀，裝配時葉冠相互靠近扭壓緊，最終在葉片頂部形成一個環(huán)。鋸齒形葉冠的減振效果較好，但不能單片裝拆，只能預(yù)先壓緊成環(huán)狀。然后，整體裝配到渦輪盤上。為了減少漏氣損失，在葉冠部專門裝有封嚴(yán)用的篦齒。由于葉片與渦輪機匣的間隙非常小，為了抗磨損，葉冠處噴鍍上硬質(zhì)耐磨合金，以提高其可靠性和耐久性。不過，增添了葉冠，使葉片的重量增大，運行時葉片的離心力加大。低壓渦輪的軸穿過渦輪盤，與渦輪后部短軸相連，轉(zhuǎn)子連接使用的是圓弧端齒聯(lián)軸器。

3、渦輪導(dǎo)向器：導(dǎo)向器葉片采用氣冷方式，降低了高溫沖擊，單晶材料制造。表面涂有陶瓷隔熱層。渦輪導(dǎo)向器工作時調(diào)整燃?xì)夥较?，使氣流以設(shè)計的角度沖擊渦輪葉片。EJ200的高壓渦輪導(dǎo)向器設(shè)置在燃燒室的出口，葉片被高溫氣體所包圍。它是發(fā)動機中工作溫度最高的幾個零部件之一。因此，它的冷卻設(shè)計是其重要的關(guān)鍵指標(biāo)。

4、渦輪級間承力機匣：該部件沿襲羅羅公司的傳統(tǒng)技術(shù)，將低壓渦輪導(dǎo)向器做成傳遞負(fù)荷的部件。該承力部件位于高低壓渦輪之間。因此被稱之為渦輪級間承力框架。通常是將傳力用的承力支板與導(dǎo)向器葉片分開制造，裝配時將承力件套裝在導(dǎo)向器內(nèi)。

EJ200發(fā)動機中的高壓渦輪后軸的支承點（4號滾棒軸軸承）和低壓渦輪支點（5號軸承）都安裝在級間框架內(nèi)，傳遞軸承負(fù)荷的徑向支板插入空心的導(dǎo)向葉片，用螺釘固定于機匣上。導(dǎo)向器為鎳基合金鑄造，共有20片寬弦氣冷導(dǎo)葉。

5、渦輪出口機匣：該部件主要包含內(nèi)椎體、渦輪出口導(dǎo)向葉片，共30片導(dǎo)葉依三元流氣動設(shè)計，起著導(dǎo)直渦輪出口氣流，減少畸變氣流的作用。由西班牙ITP公司制造。內(nèi)椎體主要作用是在擴壓段內(nèi)形成一個逐漸擴張的通道，對渦輪排除的高速氣流進行減速擴壓。

6、刷式封嚴(yán)：與傳統(tǒng)的篦齒密封（又稱為迷宮式密封）相比，刷式封嚴(yán)的密封性能更好。具公開文獻介紹，刷式封嚴(yán)的泄漏率僅為篦齒密封的1/10～1/2，能使效率提升4%～6%。羅羅公司于20世紀(jì)70年代中期首次提出刷式密封的概念，立刻著手相關(guān)研究實驗，取得了十分理想的突破。1983年首次將刷式封嚴(yán)應(yīng)用于當(dāng)時西歐諸國聯(lián)合研發(fā)的RB199發(fā)動機上，實際應(yīng)用表明，僅在發(fā)動機一處或幾處關(guān)鍵部位上使用刷式封嚴(yán)，發(fā)動機的推力增加1%～3%，耗油率降低3%～5%。目前，此項技術(shù)已進入大批量應(yīng)用階段。美國的F119、F135等型發(fā)動機都已使用。

在研發(fā)EJ200時，刷式封嚴(yán)是德國的MTU公司研發(fā)，名為HBD的刷式封嚴(yán)。安裝在EJ200上的渦輪級間框架內(nèi)，共有6處，其中3處裝置用于二次氣流密封，另3個是4、5號軸承腔內(nèi)的密封件。在高壓壓氣機出口、渦輪級間、軸承腔室等處，密封裝置面臨高溫高壓等惡劣的工作環(huán)境，但MTU公司研發(fā)的HBD刷式封嚴(yán)裝置完全達到了相關(guān)技術(shù)要求。

加力燃燒室與尾噴管（意大利Avio、西班牙ITP公司）

EJ200的加力燃燒室采用平行進氣式熱射流點火方式，分區(qū)供油（3級加力-點火/最小加力、部分/內(nèi)涵加力與全加力）帶15根徑向火焰穩(wěn)定器，布置在擴壓段出口處。穩(wěn)定器截面呈“V”形，并傾斜一定角度，其端靠后固定在環(huán)壁上，有部分處于外涵氣流中，穩(wěn)定器下端接近于內(nèi)椎體。15根徑向噴油桿則插入擴壓段的通道內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計堵塞比小，可降低流阻損失，提高效率；構(gòu)造簡單，重量輕，工作可靠，沒發(fā)生振蕩燃燒的現(xiàn)象（即產(chǎn)生低頻嗡鳴與高頻嘯聲）。

作為同時代的發(fā)動機，外涵流量普遍不大，EJ200也不例外，其涵道比只有0.4。作為混合排氣的發(fā)動機，用于內(nèi)外涵氣流摻混的混合器均采用環(huán)形結(jié)構(gòu)（內(nèi)外涵氣流從各自環(huán)形通道平行的流向擴壓段，摻混過程主要是靠兩者的表面湍流混合，也稱為平行進氣式）。環(huán)形混合器具有構(gòu)造簡單，重量輕，損失較小等優(yōu)勢，對于控制發(fā)動機的重量比較有利。

發(fā)動機的整個加力段全場1340毫米，直徑720毫米，重量僅有65千克。加力筒體外殼采用鈦合金材料制造，內(nèi)設(shè)有全場的防震隔熱稱筒，襯筒上有8圈通入外涵空氣的“Z”字形環(huán)，以形成冷卻氣膜，并噴涂上熱障涂層。

收斂-擴張、全程可調(diào)尾噴管主要由收斂（也稱為亞聲速噴管）和擴散（超聲速噴管）兩部分組成。各有12片調(diào)節(jié)片與封嚴(yán)片，噴管外部還裝有一圈外調(diào)節(jié)片（即魚鱗片）。噴管的收斂擴張調(diào)節(jié)是由發(fā)動機上的DECU系統(tǒng)控制4片液壓作動筒與調(diào)節(jié)環(huán)來完成。

數(shù)控系統(tǒng)（DECU）、齒輪箱等附件（德國MTU公司 意大利Avio公司）

1、數(shù)控系統(tǒng)：作為發(fā)動機的大腦，先進的全權(quán)限發(fā)動機電子控制器（FADEC）已成為新一代發(fā)動機的標(biāo)配之一。自20世紀(jì)80年代，美國PW公司將全權(quán)限單通道DEEC（數(shù)字式發(fā)動機電子控制系統(tǒng)，液壓機械控制作為備份）安裝在其旗下的F100-PW-220發(fā)動機以來，全權(quán)限數(shù)控FADEC逐漸推廣到各種軍民用航空發(fā)動機上。

時至今日，F(xiàn)ADEC系統(tǒng)已發(fā)展使用了三代，美國的F119雙通道FADEC系統(tǒng)代表了軍用發(fā)動機數(shù)控裝置的最高水平。這代FADEC系統(tǒng)采用了兩個獨立的不同步通道，取消了液壓機械備份系統(tǒng)，具有容錯、自檢、發(fā)動機故障診斷與處理等多種功能，能夠根據(jù)飛行狀態(tài)確定最優(yōu)的發(fā)動機工作參數(shù)，還可以與飛控系統(tǒng)交聯(lián)，實現(xiàn)飛/推綜合控制。

EJ200的生產(chǎn)型（Tranche 1）安裝了先進的全權(quán)限發(fā)動機電子控制系統(tǒng)DECU，并配以監(jiān)測單元EMV，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化。

2004年12月，Tranche 2階段生產(chǎn)合同正式簽訂，EUROJET公司正式開始生產(chǎn)新批次發(fā)動機。在這個批次中，EJ200重點改進FADEC系統(tǒng)，換裝了MTU公司生產(chǎn)的新型監(jiān)控單——DECMU。DECMU系統(tǒng)是一種數(shù)字式、雙通道，可與發(fā)動機的飛控系統(tǒng)交聯(lián)的新型控制裝置。

資料鏈接

新型DECMU系統(tǒng)具有以下特點：

·重量減少3千克，體積縮小5升（平均每臺發(fā)動機）；

·得益于新型系統(tǒng)的采用，發(fā)動機運算速度提高了20%；

·得益于使用更少的LRE（外物可拆卸換件），可靠性、維護性及后勤保障能力得以大幅度提升；

·簡化飛機/發(fā)動機截面；

·簡化了發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)測的操作（發(fā)動機監(jiān)測單元EMU集成到DECMU中）；

·時應(yīng)將來使用推力矢量技術(shù)；

·采用了新型的電路板：

功耗：<100瓦

質(zhì)量：<13千克

電磁兼容（EMC）/防雷電、核電磁脈沖（NEMP）/抗核加固保護

2、齒輪箱：又稱為附件機匣，屬于發(fā)動機的附件傳動系統(tǒng)，位于中介機匣的下部。機匣外殼使用鈦合金制造，內(nèi)部安裝有一系列的齒輪，其作用是將中央錐傳動軸傳輸?shù)陌l(fā)動機功率（從高壓轉(zhuǎn)子提?。?，以一定轉(zhuǎn)速傳遞給發(fā)動機的各種附件，這些部件主要包括：

·功率提?。ǚ殖觯﹤鲃虞S；

·滑油量告警開關(guān)；

·滑油箱和滑油濾；

·滑油溫度探測器；

·液壓動力裝置；

·加力燃油控制單元；

·一體化的滑油泵；

·發(fā)動機主燃油泵。

未來改進升級計劃

在EJ200還未正式投入生產(chǎn)之時，就已經(jīng)制訂了諸多改進計劃，比較有代表性改進升級計劃有：

第一階段（2000-2005年）

推力增強型號——稱為“EJ2X0”計劃，改進風(fēng)扇，增加壓力與總流量。據(jù)規(guī)劃，推力比基本型號增加20%，不加力推力為72千牛，全加力103千牛。

第二階段（2005-2010年）

新機的推力比基本型號提高30%，不加力推力78千牛，加力推力120千牛。不過，規(guī)劃是美好的，但在現(xiàn)實操作中，因預(yù)算問題，對于上述的改進升級計劃，并未投入太多的熱情，改進升級計劃也就不了了之了。

雖然改進升級計劃并未得以堅決推進，但技術(shù)研發(fā)并未就此停滯。雖然冷戰(zhàn)的結(jié)束讓諸多軍備計劃或下馬或停滯，但西歐諸國對航空發(fā)動機領(lǐng)域卻一點也不松懈，仍然開展了一系列大型預(yù)研計劃（其中最著名的項目當(dāng)屬英國的ACME2以及后來的AMET計劃），并取得了一系列豐碩的成果。反過來，這些一系列新取得的技術(shù)成果也為EJ200改進升級奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。筆者根據(jù)已公開的資料以及當(dāng)今航空工業(yè)所取得技術(shù)，推測EJ200近期升級計劃（Tranche 2及3階段）以及未來的發(fā)展計劃趨勢（2015-2025年）。

近期升級計劃

通過上文介紹，我們可以知道EJ200的這款面向21世紀(jì)的發(fā)動機，在西歐諸國不遺余力的打造下，起點之高、技術(shù)之先進、影響之大，已經(jīng)達到歐洲航空工業(yè)的巔峰存在。當(dāng)然西歐諸雄在EJ200定型之時便已展開一系列升級改進計劃。目前正在生產(chǎn)的第二階段發(fā)動機，其主要改進措施有：換裝DECMU、進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)、減輕重量（比如有可能全部采用Blisk的高壓壓氣機，提升新型輕質(zhì)材料的應(yīng)用比例等），提高發(fā)動機的可靠性、耐久性、可維護性，以及換裝新型噴管等。根據(jù)公開的資料，EUROJET可能從以下幾方面著手來改進。

·采用先進的材料/加工工藝；

·采用先進的壓氣機氣動設(shè)計，以提高發(fā)動機的推力和降低耗油率；

·提高熱燃?xì)饬髀凡考岫瞬考┑哪蜏啬芰Αｉ_發(fā)應(yīng)用高溫材料與冷卻技術(shù)；

·安裝新型發(fā)動機噴管——推力矢量噴管。

遠(yuǎn)期發(fā)展趨勢

雖然EJ200集歐洲之大成，但不可否認(rèn)，其整體水平較世界頂尖水平如美國的 F119、F135發(fā)動機仍存在一定的差距。因此，針對E2020年后的軍事需求，通過對EJ200分步實施氣動、結(jié)構(gòu)、材料等各方面的改造。以EJ200為基礎(chǔ)，研發(fā)出類似于美國F119、F135發(fā)動機的第五代高推比發(fā)動機。作為當(dāng)今“工業(yè)王冠”中最閃耀的寶石，航空發(fā)動機可不是筆者在此寥寥數(shù)語就可道出其中的高精尖。筆者只根據(jù)國際上航空發(fā)動機工業(yè)研發(fā)規(guī)律對2025年的EJ200做出簡單的展望。

壓氣機系統(tǒng)改進

為了追求更高推比，壓氣機基本都向著更高級壓比、級負(fù)荷水平以及更效率方面發(fā)展。當(dāng)然前提必須滿足失速余度。其中風(fēng)扇采用掠形技術(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)，也是解決葉尖切線速度過高（大于馬赫數(shù)1.2）而導(dǎo)致?lián)p失系數(shù)增加的技術(shù)難點之一。這也是當(dāng)今先進航空發(fā)動機壓氣機（比如兩級風(fēng)扇壓比4.5，單級壓比2.5，葉尖進口馬赫數(shù)接近1.8）主要發(fā)展趨勢。

與傳統(tǒng)風(fēng)扇相比，前掠葉片方案可以有效降低激波強度和相應(yīng)的損失。部件的效率和喘振余度都得到明顯改善。未來EJ200有可能使用兩級前掠風(fēng)扇，其增壓比完全有可能達到4.5～5.0（如果使用3級風(fēng)扇，壓比可能在5.2～5.7之間）。當(dāng)然，前掠風(fēng)扇葉片的穩(wěn)定余度比常規(guī)風(fēng)扇相對較低，需要采取一些擴壓措施。

采用切實可行的措施減輕壓氣機的重量，也是實現(xiàn)高推重比的關(guān)鍵之一。目前，壓氣機在發(fā)動機重量體積等方面仍占據(jù)相當(dāng)大的比重，而整體葉環(huán)Bling以其突出的減重效果，有可能成為新一代壓氣機的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。羅羅公司和MTU公司針對此項技術(shù)已開展了相關(guān)的技術(shù)研究工作，并試制出了全尺寸試驗樣機，估計再有10年時間，其實用裝備定能大規(guī)模應(yīng)用。

同時，采用諸多新材料也是提高EJ200整體水平的重要節(jié)點。鈦基復(fù)合材料TMC逐步實用化、加工工藝成熟為整體葉環(huán)推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。還有諸多新型高溫金屬基復(fù)合材料等輕質(zhì)材料的采用可以提升壓氣機出口溫度極限，允許采用更高壓比的設(shè)計方案。據(jù)公開資料，MTU公司已將EJ200總壓比提升到39的水平。

燃燒室的改進

作為整個發(fā)動機上溫度最高的部件，燃燒室的耐高溫部件研發(fā)一直都是航空工業(yè)的重中之重。目前，采用第四代航空發(fā)動機的主燃燒室的溫度均可達到1000～1100℃的水準(zhǔn)。而第五代發(fā)動機的溫度更高，出口溫度也進一步提高。因此給燃燒室設(shè)計帶來了諸多困難。而解決這一矛盾的方式只能是提升零部件的耐高溫性以及更先進的冷卻技術(shù)。作為航空發(fā)動機的冷卻技術(shù)，目前只能采用外部冷卻氣流沖擊高溫部件這一方法。然而，一款發(fā)動機不管如何設(shè)計，其空氣的流量是一定的。若想提升發(fā)動機的推比，只能提升渦輪溫度。這又要求參與燃燒的空氣量增加，相應(yīng)的用于冷卻筒壁及摻混空氣量的冷卻空氣隨之減少。這就造成新一代發(fā)動機的燃燒室的可用冷卻空氣大幅減少。與此同時，冷卻空氣的溫度和燃?xì)鉁囟仍黾?，使得燃燒室的溫度大幅提升。這樣就會導(dǎo)致以目前的氣膜冷卻下的壁溫將超過1000℃的警戒線。如此溫度以目前的制造材料和冷卻技術(shù)已無法承受如此之高的溫度。因此，需要采用新的制造材料和采用新的冷卻手段來解決問題。

針對上述問題，世界各國都投入大量資源進行技術(shù)攻關(guān)。目前，比較有代表性的是美國雙雄PW、GE研發(fā)的浮動壁燃燒室和羅羅研發(fā)的多孔復(fù)合層板結(jié)構(gòu)。這兩種技術(shù)，三巨頭都有所涉足，均取得了較為理想的技術(shù)成果，并均投入了各自的軍民用產(chǎn)品中。作為羅羅公司主導(dǎo)的后一種技術(shù)手段，一般是利用兩層或多層金屬板焊接而成。這種冷卻手段的主要原理是利用對流冷卻。這種技術(shù)不僅能有效降低火焰筒壁溫，減少冷卻空氣量，同時減少排氣污染，延長部件使用壽命。因此，可大幅度提升發(fā)動機的可靠性和耐久性。

在新材料方面，羅羅公司也不落后，研發(fā)了新型的陶瓷基復(fù)合材料（CMC）、碳-碳復(fù)合材料，制造出相關(guān)的零部件。其耐溫能力更高，可以滿足新一代推力（推重比12～15）發(fā)動機的設(shè)計需要。

渦輪革新

作為新一代發(fā)動機，其進口溫度均達到了2000～2200K（甚至更高），以現(xiàn)在的高水平冷卻技術(shù)以及制造材料均不能應(yīng)對，只能采取新的制造材料和新的冷卻手段。

在新材料方面，除了上文提高的陶瓷基復(fù)合材料、碳-碳復(fù)合材料等，還有一種鎳-鋁金屬間復(fù)合材料則開辟了新的航空發(fā)動機天地。這類材料介于高溫金屬和陶瓷基復(fù)合材料之間的新型材料，填補了兩者之間的空白，其具有很高的使用溫度，而且具備很好的抗腐蝕性和高蠕變能力。這種材料是公認(rèn)的制造航空發(fā)動機熱端部件（如導(dǎo)向器葉片、機匣部件等）的理想材料。

在冷卻技術(shù)方面，采用超冷多孔層板冷卻、瓦片式渦輪葉片、先進熱障涂層等技術(shù)，能夠在冷卻空氣量減少的情況下具有相當(dāng)高的冷卻效果。最近羅羅公司采用新研發(fā)的第四代單晶合金（RR3010）制造的渦輪葉片，再結(jié)合新研發(fā)的冷卻技術(shù)，仍能保持葉片在極高溫度下正常工作。

EJ200的主要型號

EJ200MK101，基本型號，1999年11月定型，隨后進行了小批量生產(chǎn)，隨即生產(chǎn)了28臺。在隨后的一年里，這28臺發(fā)動機累計運行超過1.5萬小時，飛行時間達到了3000小時；2000年底首臺生產(chǎn)型正式交付；2001年2月3日，羅羅公司宣布完成首臺生產(chǎn)型發(fā)動機裝配和試驗。這一年共生產(chǎn)了19臺。

2001年3月，基于MK101型的完美表現(xiàn)，NETMA正式授權(quán)EUROJET該發(fā)動機的技術(shù)合格證，同時四個參研國各自在自己的裝配線上進行MK101的裝配生產(chǎn)，并完成產(chǎn)品的驗收試驗，準(zhǔn)備將發(fā)動機移交給各個合作伙伴們。在此后的兩年里，MK101低速生產(chǎn)了34臺，安裝在相關(guān)戰(zhàn)斗機上。截止到2003年5月，這34臺發(fā)動機在超過3200次飛行中累計超過3700發(fā)動機飛行小時，并有2萬小時的臺架試驗。

當(dāng)然，作為一款國際合作的發(fā)動機，MK101在初期的生產(chǎn)中并不只是簡單的技術(shù)定型，仍采用新技術(shù)對發(fā)動機進行改進改型，它們的推力額定值都是相同，只有細(xì)節(jié)上的差異。

EJ200-01A，中間推力約為6000daN，最大推力9000daN，是最初的調(diào)試用發(fā)動機。

EJ200-1C，配裝在研制飛機上，用于早期飛行試驗。

EJ200-03A，配裝在“臺風(fēng)”DA5驗證機上，1997年開始試飛。

EJ200-03B，在EJ200-03A基礎(chǔ)上改進了壓氣機，并采用了新的氣動霧化噴嘴。

EJ200-03ZA，供最后的研制階段使用，批準(zhǔn)EJ200從1999年12月起開始生產(chǎn)。

EJ230，預(yù)計改進型，基于1998年的Tranche1改進，風(fēng)扇增加了10%的流量，增壓比增加到4.6，中間推力增加20%，達到7200daN，加力推力增加15%，達到10300daN。隨著諸多新技術(shù)新材料的投入使用，其技術(shù)指標(biāo)也相應(yīng)提升。該驗證目標(biāo)的中間推力和加力推力要比原始的EJ200提高30%。不過，四國因諸多原因放棄該計劃，于2007年終止了該計劃。

EJ200MK200，未來作為單發(fā)飛機的動力系統(tǒng)，安裝ITP公司的矢量噴嘴。不過，至今仍未有EJ200的第二使用對象，MK200也處于技術(shù)研發(fā)中。

技術(shù)數(shù)據(jù)

EJ200小結(jié)

作為歐洲最頂級的軍用動力系統(tǒng)，EJ200發(fā)動機集四國之長，為“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機量身打造出一顆強勁的“心臟”。正是在這顆強勁“心臟”跳動下，“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機在世界上掀起了一股強勁的“臺風(fēng)”。作為世界級的航空發(fā)動機，四國可不會只將EJ200局限于“臺風(fēng)”戰(zhàn)斗機上，以其先進的核心機為基礎(chǔ)，稍加改造便可派生出諸多不同類型的動力系統(tǒng)，開創(chuàng)歐洲航空工業(yè)的新篇章。

結(jié)語

作為歐洲最頂級的兩大航空工業(yè)結(jié)晶，RB199、EJ200發(fā)動機在設(shè)計之初便始終貫徹聯(lián)合研發(fā)的指導(dǎo)思想。在其中雖經(jīng)歷諸多波折，但各個參與國仍不遺余力全力支持，最終得以一嗅“工業(yè)之花”的芳香氣息。

其實，在這兩款發(fā)動機的研發(fā)過程中，我們可以看出作為當(dāng)今最為頂級的工業(yè)體系，航空工業(yè)是集高技術(shù)、高難度、高投資為一體的“寡頭體系”行業(yè)，除了最頂級國家，一般國家很難涉足，但西歐諸雄通過聯(lián)合作戰(zhàn)形式，各使所長、避其所短，最終共同登頂。這一模式，也成為后來國家值得研究的地方。

此時，我們回顧這兩款發(fā)動機的研發(fā)，我們可以發(fā)現(xiàn)在其研發(fā)中，國家意志完全得以完美執(zhí)行，演化為對其毫無保留的絕對支持，且都能采用當(dāng)時能取得的技術(shù)成果。當(dāng)然，對于國際上諸多先進技術(shù)也是虛懷若谷的虛心接受。這也是我國航空工業(yè)最值得學(xué)習(xí)的地方。（續(xù)完）