F110渦輪風扇發動機

概況

F110系列渦輪風扇發動機

牌 號 F110/F118

用 途 軍用渦扇發動機

類 型 渦輪風扇發動機

國 家 美國

廠 商 通用電氣公司航空發動機集團

生產現狀 批生產

裝機對象 F110-GE-100 F16C/D、N，F-15E。

F110-GE-400 F-14B/F-14D，F-14A改裝。

A-7“海盜”Ⅱ CAS/BAI（建議），A-7“海盜”Ⅱ改裝。

F110-GE-129 所有F110裝備的飛機，1991年中以後的F-15E，F-16“敏捷隼”，日本FS-X。

F110X未來先進戰鬥機。

F118-GE-100 B-2，RT-1。

基本介紹

• 中文名：F110渦輪風扇發動機
• 國  家：美國
• 類  型：渦輪風扇發動機
• 牌  號：F110/F118

研製情況

F110渦扇發動機是美國通用電氣公司從轟炸機用的F101改型而來的戰鬥機用的加力渦扇發動機。

美國卡特政府決定停止B-1A/F101-GE-100計畫和美國第一線戰鬥機用的TF30和F100發動機存在大量耐久性、可靠性和操縱性問題，是促使通用電氣公司作這一改型工作的主要原因。該公司在1976年就自籌資金製造了一台F101X驗證機，其熱力參數與F100發動機的相似，與原來的F101-GE-100相比，減小了涵道比，提高了增壓比。

F110發動機

隨著軍方對戰鬥機的戰備狀態和全壽命期費用的關心日益增強，美國空軍實施了改型戰鬥機發動機計畫，並與通用電氣公司簽訂一項有限的研製契約，價值8000萬美元，包括3台原型機，編號為F101DFE。這項研製計畫的目標是：

(1)鑑定F-16和F-14飛機/發動機在實際飛機中的匹配能力，包括性能和作戰適用性；

(2)通過加速任務試驗確定發動機的耐久性；

(3)根據驗證的能力，提出生產型發動機的型號規範。

如果計畫成功，那么將提供足夠的數據，以使進入全面工程研製階段的風險減到最小。

經過1980年和1981年兩年的廣泛試驗，達到或部分超過了預期的目標。在F-16飛機上的試飛結果證明，F101DFE無需作重大改進就可以裝在這種飛機上使用。在F-14飛機上的試飛結果表明，飛機的留空時間和作戰半徑都比裝原來TF30發動機的增加25%。在試飛中，發動機無需調整，並且油門桿的使用不受限制。在1982年12月的一次試驗中，完成了5004個總累積循環(TAC)，其熱端部件壽命為當時新採購的F100發動機的三倍。

基於上述結果，通用電氣公司又得到了一項在空軍替換戰鬥機發動機計畫下的全面研製契約，價值9300萬美元，為期兩年，發動機正式編號為F110，與普拉特·惠特尼公司F100發動機的改進型競爭用於新生產的F-15和F-16戰鬥機。這項全面研製計畫的重點是實現系統最佳化，確定供F-15、F-16和F-14用的F110發動機的最終構型，並繼續進行高空模擬試驗、加速任務試驗和各種環境試驗。

F110發動機已於1985年初定型投產並開始交付。

與F101-GE-100發動機相比，F110有以下幾方面的改變：風扇由2級改為3級，壓比提高到3.2，直徑減小到970mm，涵道比由2.01減到0.87；為適應低壓轉子轉速提高，重新設計了低壓渦輪；為滿足戰鬥機機動飛行要求，設計過載提高到10；對控制系統作了改進，增加了備份裝置；為適應F-14、F-16和特別是F-15飛機的機體，對外部尺寸、管線和防冰系統作了必要的修改；最後，也是很容易被忽略的一點，就是為了減輕重量而不犧牲耐久性，對核心機以外的幾乎所有部件和系統都採取了減重措施。

1984年2月，美國空軍按照雙承包商採購策略，決定對F-15和F-16戰鬥機發動機的採購在F100和F110之間按一定比例分配。在1985年採購的160台中，75%為F110，25%為F100。從此，開始了一場發動機大戰(Great Engine War)。到1994年為止，F110共獲訂貨1065台，F100為1021台，基本上平分秋色。但通用電氣公司聲稱它獲得勝利，因為在1000多架F-16C/D戰鬥機中，該公司提供的發動機占75%。

F110-GE-100　F110的基本型，採用了F404的風扇、加力燃燒室和噴管技術。用於F-15和F-16。

F110-GE-400　海軍型，與F110-GE-100基本相同。1987年開始用於F-14B/D。

F110-GE-129　性能改進型，推力達12900daN。提高了渦輪進口溫度55～80℃，增大了轉速，改進了材料，採用全權數字電子控制系統。涵道比降為0.76，零件數目比F100-GE-100少40～50%。

F110X　研究中的新改型，推力將達16210daN，推重比9.5。

F118-GE-100　F110的不加力型，不加力推力為8452daN。提高了風扇壓比和空氣流量。1987年定型，並用於B-2轟炸機。1991年決定用於改裝TR-1，以取代原來的J75渦噴發動機。

結構和系統

進 氣 口　環形。帶17個變彎度進口導向葉片，其前部為徑向支板，後部為可調部分。

風　扇　3級軸流式，系F404發動機風扇的放大型。轉子葉片材料為鈦合金。水平對開機匣，轉子和整流葉片可單獨更換。風扇直徑970mm，壓比3.2。

壓 氣 機　9級軸流式。頭3級材料為鈦合金，後6級為A286鋼。零級和頭3級整流葉片可調。轉子為盤鼓式，用慣性焊連線。水平對開機匣，前段為鈦合金，後段為鋼。設有孔探儀窺孔，用以觀察轉子和其他部件。壓比9.7，效率85%。

燃 燒 室　短環形。火焰筒由Hastelloy X合金經機加工而成。燃油經20個雙錐噴嘴和20個小渦流杯噴出並霧化，實現無煙燃燒，具有均勻的出口溫度場。

高壓渦輪　單級軸流式。高負荷氣冷葉片，用衝擊和氣膜冷卻。機匣內襯扇形段通過冷卻空氣進行葉尖間隙控制。Rene 125制的轉子葉片和導向器可單獨更換。有些轉子葉片用N-5單晶鑄造，效率為0.87。

低壓渦輪　2級軸流式，帶冠。2級轉子葉片均可單獨更換，第2級導向器葉片可分段更換。第1級轉子葉片材料為Rene 125，盤為Rene 95。第2級材料均為Rene 80，軸用IN718合金。

加力燃燒室　F101的縮小型。用迴旋式混合器使內、外涵氣流有效混合。內涵氣流中90%的空氣在燃油噴入外涵氣流前燃燒完，使整個工作範圍內溫昇平穩。外殼材料為IN625。

尾 噴 管　收斂-擴張型。由F404發動機的改型而來。噴口面積由液壓作動筒和作動環控制，主、副噴管的調節板分三段鉸接，在凸輪和滾柱上移動，以調節噴口面積。噴管外殼材料為焊接的鈦合金。

控制系統　伍德沃德公司的主燃油控制器，並有電子模擬和主液壓機械控制備份以及一個風扇轉速限制器。F110-GE-129採用全權數字式電子控制。

支承系統　5支點。高壓轉子2個軸承，低壓轉子3個軸承。

有關數據

	最大加力推力（daN）	中間加力推力（daN）	最大推力(daN)	中間油耗率[kg/(daN·h)]	加力油耗率[kg/daN·]	推重比
F110-GE-100	12268		8451	0.7	2.02~2.05	7.07
F110-GE-400	12045	7117				6.16
F110-GE-129	12899	7562		0.7		7.29
F110-GE-132	14224					7.74
F110X	16235					5.43
F118-GE-100
	空氣流量（kg/s）	涵道比	總增壓比	渦輪進口溫度（℃）	長度（mm)	質量（kg）
F110-GE-100	113.4~122.4	0.87	30.4	1181	4622	1769
F110-GE-400	117.5	0.87	30.4		5893	1996
F110-GE-129	122.4	0.76	32		4626	1809
F110-GE-132	124.7		33.3
F110X						1701
F118-GE-100						1526