涡扇-6涡扇发动机 :: 空军世界

20世纪50、60年代,年轻的共和国正蹒跚起步,百业待兴,在战争的硝烟中建立起来的航空工业基础薄弱。航空发动机作为典型的技术密集和高附加值的高科技产品,长期以来一直是我国航空工业的难点。中国一航动力所从1961年建所之初就致力于研制先进的航空发动机,当时涡扇发动机是世界上最先进的。同志们在条件艰苦,困难重重的情况下,只能按照时任总参谋长罗瑞卿"摸着石头过河"的办法,开始着手研制。经过20年的努力,相当于国外二代发动机水平的涡扇6,历经"三下四上五转移",初步达到成熟阶段。由于配装的强-6下马,涡扇6发动机失去了使用对象,不得不终止研制。

WS6涡扇发动机结构
结构形式 双转子加力式
推力范围 加力:12220~13830daN;加力:12220~13830daN
现  状 完成飞行前规定试车后,停止研制
产  量 截至1983年,共生产10台试验机
用  途 涡扇6  歼击机
     涡扇6G  歼击机
     涡扇6甲 运输机
  热门作战飞机:
歼20战斗机, 歼15战斗机,
轰-6战神, 歼31战斗机, 枭龙

研制情况
  1964年5月,空军提出设计一种比歼7歼击机更先进的新型飞机的技术要求。此后,沈阳飞机研究所和沈阳航空发动机研究所开始方案研究。1964年10月,提出了新型飞机和发动机的初步方案,经过空军和航空工业部门讨论,决定新机设计分两步走。第一步,设计一种新飞机,装两台改进设计的涡喷发动机,即后来的歼-8飞机和WP7甲发动机。第二步,设计一种更先进的高空高速歼击机,装一台新设计的加力式涡扇发动机,新发动机编号为涡扇6, 代号WS6。1965年9月完成方案论证工作,开始技术设计,1966年5月投入试制。“文革”期间研制进度受到一定影响,1968年6月首台试验机开始 台架运转试车。1980年10月,性能达到设计指标。1982年10月通过24h飞行前规定试车。整机试车共334h。后因飞机研制计划的改变,涡扇6失去使用对象,于1984年停止研制。
  涡扇6发动机是沈阳航空发动机研究所自行研制的第一种推重比为6一级的军用加力涡扇发动机。它是针对高空高速歼击机的技术要求而设计的。在发动机参数和控制计划的选择方面,充分注意了提高发动机推重比和高速性能。选用了高的涡轮进口温度和接近最佳的总增压比,采用了跨音速风扇、气冷式高温涡轮和平行进气的加力燃烧室。选用了能够发挥高空高速性能优势的控制计划。该发动机的特点是:高速推力大,亚音速巡航经济性好,起动、加速快。转子采用5支点支承方案,结构紧凑,布局合理,并应用了较多的钛合金材料。因此,发动机重量轻,推重比大。
  涡扇6在 研制过程中,曾遇到大量的技术问题,其中比较主要的有:起动困难、压气机喘振、涡轮进口温度高及振动大等。主要原因是自行研制的初期,缺少技术储备,主要 部件的试验研究不够充分,特别是核心机压气机部件效率较低、喘振裕度小,给调试带来不少困难。主要部件经过多次修改、试验和在整机上反复调试,作了大量的 工作,到1980年底使各部件及总体性能均达到了设计指标。
  1980年,在WS6的基础上发展了涡扇6改 进型(代号WS6G)。和原设计相比提高了低压转子转速,风扇由3级改为2级,但其压比却由2.15提高到2.6,因而涵道比有所下降。同时提高了涡轮进 口温度,将原来的环管燃烧室改为环形燃烧室。在外廓尺寸与WS6相同和质量减轻100kg的条件下,设计状态的加力推力提高了13.2%,推重比提高 18.9%。于1982年2月进行了WS6G准验证机试车,达到了预计的的推力指标,证明了WS6G方案在技术上是可行的。后因国内没有与之相配的飞机, 因而未能立项研制。
  1970年,还针对运输机发展的需要,发展了WS6甲(即910甲)型发动机,采用单级风扇,带中间压气机,增大了总空气流量和涵道比,不带加力。生产了3台试验机。后因飞机研制计划改变,于1973年停止研制。

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结构和系统
进 气 口 轴向,环形,无进口导流叶片。进气锥固定在风扇转子上,与转子一起旋转。
风  扇 3级轴流式。风扇第1级为跨音速级,第2、3级为亚音级。设计转速6400r/min,
     压比为2.15。第1级转子叶片在叶高2/3处有凸肩。第1级静子叶片共34片,支承
     着风扇转子的前支点,其中30片是实心的,4片是加厚的空心叶片,用于轴承供
     回油和通气。第2、3级静子叶片是空心的板料结构,中间充填泡沫塑料,以增强
     刚性,减少振动。风扇叶片和盘的材料均为钛合金TC4。机匣和静子为钛合金TA7。
中介机匣 位于风扇与压气机之间,是发动机主要承力件之一。由内外壳体、分流环和8根支
     板等组成。由分流环隔为内、外涵两股气流通道。中介机匣内涵流道的出口处安装
     有高压压气机可调的进口导流叶片。可调导流叶片的操纵机构和中央传动齿轮机匣
     固定在中介机匣内腔。中介机匣的左右两侧固定着发动机的主安装结,其下方固定
     着发动机附件传动机匣,附件由高压转子传动。中介机匣由TC4钛合金经铸造、焊接而成。
高  压
压 气 机 11级轴流式。压气机第1级为跨音速级,其余为亚音级,设计压比为6.78,设计转速为
     9400r/min。压气机进口有可调导流叶片,第5级后有放气环,二者联动,按压气机换算
     转速进行控制。压气机转子是盘鼓式结构。压气机静子机匣分前、后两段,在垂直平面
     内均有纵向接合面。第1~6级叶片、盘和机匣前段的材料为钛合金TC4,机匣后段和后5级
     转子的材料为耐热合金GX8。
燃 烧 室 环管式。有10个带预混室头部、6段气膜冷却式火焰筒和10个双油路离心喷嘴。两个直接
     点火的高能电嘴分别装于第4和第7号火焰筒上。为便于火焰筒的拆装,燃烧室外机匣分
     为前后两段,前段为扩压器外壁,后段为直的圆筒。燃烧室的材料为耐热合金GH132。
高压涡轮 2级轴流式。第1级导向器叶片和工作叶片为空心气冷叶片,两级工作叶片均带冠。涡轮
     机匣采用整体式焊接结构,外环上镶有高温钎焊的蜂窝密封环。导向叶片材料为K3,第1
     级工作叶片材料为M17,第2级工作叶片材料为K5,所有叶片均为精铸件。
低压涡轮 2级轴流式。两级工作叶片实心带冠。第1级导向器有16个大弦长空心叶片与其内外环构
     成第4、5号两个支点的承力机匣。低压涡轮机匣是整体焊接结构,分前后两段。第2级导
     向器叶片装在前段机匣里。带蜂窝结构的第2级涡轮外环装在后段机匣里。导向器叶片材
     料为K14,工作叶片材料为GH37和GH33。
加  力
燃 烧 室 平行进气式。燃烧段有全长隔热防振屏。在内外涵气流边界层的内侧有一圈环形双壁结构
     的主稳定器,为引燃式值班点火稳定器(长明灯),用两个半导体高能点火电嘴直接点火。
     在内涵气流部分还有两圈环形稳定器。3圈环形稳定器间用传焰槽连结。主稳定器外围有径
     向稳定器24根。采用分区分压供油,内外涵各3区,直流式喷油杆,每区分主副油路,可保
     证在整个飞行包线内加力燃烧室工作稳定。
尾 喷 管 简单收敛式。有24个调节片,由6个机械同步液压作动筒操纵。
控制系统 电气机械液压式。机械液压式燃油自动控制系统。主要包括:主泵F33为高压齿轮泵;主控
     制器F14,按组合参数[Wf/N2/P2=f(πc)]调节供油量;汽芯加力泵F11E;加力燃油控制器
     F13A,按准相似供油规律调节供油,感受T1、P3;尾喷口控制器F38,按保持给定的涡轮膨
     胀比变化规律[P6=P3*f (πc)]控制喷口面积;压气机控制器F12C,按压气机换算转速控制
     压气机进口导流叶片角度和放气环的开、关;N1-T5限制器F36-F18。所有的油泵和控制器均
     为沈阳航空发动机研究所研制的。
滑油系统 为封闭式反向循环系统(滑油散热器位于增压泵后的供油路上)。包括1级供油泵、4级回油
     泵、燃油-滑油散热器和高空活门等。采用4109高温合成滑油。
起动系统 使用KJ-40A空气涡轮起动机完成地面起动。
点火系统 主燃烧室和加力燃烧室各采用两套高能点火装置和电嘴,直接点火。
防冰系统 在发动机进气锥外表面涂憎水涂层,并从高压压气机出口引热空气进入整流罩内,对进气锥
     表面加温。
技术数据
最大加力推力(daN)
  WS6     12220
  WS6G     13830
中间推力(daN)
  WS6     7130
  WS6G     8385
  WS6甲    10169
加力耗油率[kg/(daN•h)]
  WS6     2.3045
  WS6G     2.338
中间耗油率[kg/(daN•h)]
  WS6     0.6342
  WS6G     0.7850
  WS6甲    0.6000
推重比
  WS6     5.93
  WS6G     7.05
  WS6甲    4.69
空气流量(kg/s)
  WS6     155.0
  WS6G     151.2
  WS6甲    274.5
涵道比
  WS6     1.0
  WS6G     0.633
  WS6甲    1.74
总增压比
  WS6     14.60
  WS6G     17.50
  WS6甲    19.72
涡轮进口温度(℃)
  WS6     1077
  WS6G     1207
  WS6甲    1107
最大直径(mm)
  WS6     1370
  WS6G     1370
  WS6甲    1460
长度(mm)
  WS6     5645
  WS6G     4654
  WS6甲    3080
质量(kg)
  WS6     2100
  WS6G     2000
  WS6甲    2210

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