BB贝博德甲狼堡app:航空发动机综述Ⅱ PW F100系列涡轮风扇发动机

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  普拉特·惠特尼集团公司（Pratt & Whitney Group），简称普·惠公司（P&W），创建于1925年，是美国最大的两家航空发动机制造公司之一，也是世界主要的航空燃气涡轮发动机制造商之一。公司创建于1925年，总部在美国康涅狄格州（Connecticut）东哈特福特，是美国联合技术公司（UTC：United Technologies Corporation）的一个分支，是集飞机发动机、燃气涡轮和航天推进系统的设计、制造和支援为一体的制造商。

  1967年，美国海军和美国空军发布了F-14和FX的联合发动机招标书（RFP），1970年FX成为了F-15战斗机的平行战斗机设计竞赛。该发动机程序被称为 IEDP（初始发动机开发程序）。 它由赖特帕特森空军基地的航空系统部（ASD）资助和管理。在 ASD下，分配了一名系统项目办公室干部来管理FX飞机与发动机定义阶段。空军推进实验室的涡轮发动机部门担任支持角色，以协助 ASD 系统工程部评估技术风险。

  IEDP是一个竞争性的发动机设计/演示计划。通用电气和普惠公司签订了为期约18个月的项目合同，目标是提高推力和减轻重量，以实现8的推重比。在IEDP结束时，GE和PW提交了在FX竞争中选择的飞机发动机候选方案。美国空军选择了F-15战斗机和PW F-100发动机。普惠公司以JTF22核心发动机为基础参与投标，JTF22是在JTF16验证机基础上发展的，验证机在 1969 年 7月首次运转。1970年3月，普惠公司在与通用电气公司的 GE1/10发动机竞争中获胜，空军于 1970年4月与普惠公司签订2.75亿美元的“成本加奖励”合同。

  F100是一款双转子加力涡扇发动机，为美国空军、海军、空军预备役、空军国民警卫队 (ANG) 和全球其他22个国家F-15 Eagle/F、F-15E Strike Eagle和洛克希德马丁F-16多用途战斗机提供动力。F100发动机为美国空军99%的F-15飞机和全球62%的F-16战斗机提供动力。F100在可靠性、性能和安全性方面有着良好的记录。迄今为止，共生产了超过7300台F100发动机，有3800多台为全球23支空军相关机队提供动力。

  1968年：美国空、海军联合提出为期18个月的初始工程发展计划，要求普惠公司和通用电气公司各制造和试验一台验证机。

  1969年：普惠公司用于投标的JTF22验证机在7月首次运转，该验证机是在JTF16验证机基础上发展而来。

  1970年：3月，普惠公司在与通用电气公司的GE1/10发动机竞争中获胜；4月，空军与普惠公司签订2.75亿美元的“成本加奖励”合同。

  1972年：2月，F100-PW-100进行60小时飞行前规定试验；9月，F401计划开始试验。

  1981年：3月，美国空军F-16战机换装GE的F110发动机首飞成功，对F100发动机形成竞争压力。

  2019年：7月22日，普惠军用发动机公司获得一份价值2.54亿美元的合同，为美国国外军用销售客户再生产F100发动机。

  2023年：6月1日，赫尔墨斯公司宣布已接收首台普惠公司的F100发动机；12月，普惠公司获得韩国国防采办计划管理局授予的F100发动机基于性能的后勤（PBL）维护合同，维持活动开始。

  2024年：5月，赫尔墨斯公司开始在普惠F100发动机上测试预冷却技术，这是其“夸特马”Mk2的第一个重大推进里程碑。

  F100-PW-1001970年3月开始全面工程研制，1972年2月进行60h飞行前规定试验、1973年10月通过150h定型试验。1974年11月交付空军使用。

  F100-PW-200为适应单发飞机的需要作了一些修改，采用复式燃油泵和备份控制管理系统或数字式发动机控制管理系统。

  F100-PW-220F100-PW-100发动机在使用中出现了许多可靠性、耐久性和维修性方面的问题，曾一度使美国前线战斗机处于停飞的危险中。为此，普惠公司投入大量改进改型资金，采取一系列措施，发展出了F100-PW-220发动机，采用了新型风扇和压气机，改进了低压涡轮、数字式发动机电子控制管理系统、加力燃烧室和加力燃烧室双点火系统，提高了核心机寿命。通过采用数字式发动机电子控制管理系统，使发动机在整个飞行包线内或发动机寿命期内无推力衰减，并可连续监控发动机状态。F100-PW-220基本解决了F100-PW-100存在的问题，可靠性、耐久性和维修性得到很大改善。在与通用电气公司F110发动机争夺装备F-15和F-16的“战斗机发动机大战”中，开始时处于不利地位，经改进后这两种发动机各有千秋。

  F100-PW-220E通过采用一套改型组件可以把早期的F100发动机改进成具有标准构形的F100-PW-220发动机。使早期的F100发动机具有与F100-PW-220发动机相同的可靠性、维修性和适用性，同时降低发动机的生产费用。采用了最先进的热端部件、数字式发动机电子控制系统、齿轮式主燃油泵与发动机诊断装置。1987年10月在F-16上做了首次飞行试验，1988年投入使用。

  F100-PW-229为与通用电气公司性能改进型F110-GE-129竞争，普惠公司也在F100-PW-220的基础上研制了性能改进型F100-PW-229。该发动机为F100的推力增长型，也称为F100改进性能发动机(F100-PW-229 IPE)或PW1129。该发动机采用提高了效率的核心机、增加流量的风扇、多区燃烧的加力燃烧室、寿命为2000h的齿轮式燃油泵和提高了能力的数字式电子控制管理系统，检修间隔为4000h循环。此发动机准备用于F-15E战斗机。1989年5月在F-16飞机上首次飞行，1989年后期完成定型试验，1990年4月和5月第一台生产标准型F100-PW-229分别在F-16和F-15E飞机上做了飞行，1991年初投入使用。

  IPE-92F100-PW-229 IPE的发展型，推力提高888daN，或在较低的涡轮进口温度下可提高发动机的常规使用的寿命。风扇部分直径大约比F100-PW-229增大2.5mm，流量由112kg/s增大到114kg/s，总增压比34。所有修改都是在现有风扇机匣直径内进行的，所以动力装置的安装与100-PW-229的相同。

  IPE-94F100-PW-229 IPE的发展型，采用了大直径宽弦风扇和高温涡轮部件。空气流量比F100-PW-229增加13%。为了适应风扇尺寸的增大，安装了较大的中介风扇机匣。加力燃烧室长度缩短150mm，以保持发动机在F-15E和F-16C/D飞机上尺寸不变。1991年秋开始发动机的地面试验。

  F401F100-PW-100发动机的改进型，推力13340daN。1972年9月开始试验，1973年9月12日装在F-14B飞机上试飞，后因飞机研制费超支，F-14B飞机停止发展，F401计划也撤消。

  *数据来源：《美苏第三代战斗机用发动机结构设计对比》，航空动力，2021年第1期

  进气口，皮托管式钛合金进气口，有21个可变弯度的进口导流叶片，导流叶片前缘固定，通热空气防冰，后缘可调。

  风扇，3级轴流式，钛合金制成，最大转速10400r/min，前2级转子叶片有叶中阻尼凸台，材料为Ti6-6-2，盘材料为Ti8-1-1。轴用Ti6-4电子束焊接而成。F100-PW-220采用了较高流量的风扇。F100-PW-229的风扇采用损伤容限设计。

  高压压气机，10级轴流式，前3级整流叶片可调，转子由锻造盘叠成，采用热等静压工艺。1～3级盘由锻造钛合金制成，第4级盘材料为PW1016，第5、7和9为耐高温镍基合金，第6、8和10为热等静压的IN100。1～4级转子叶片材料为钛合金，5～9级为耐热镍铬铁合金，第10级为耐高温镍基合金。压比8.0。F100-PW-220增设一增压级并将压气机的总寿命提高到4000h。最大转速13450r/min。

  燃烧室，短环形，无烟。燃烧室喷嘴安装在燃烧室前部，电容器放电点火。F100-PW-220采用双通路喷嘴。材料为Haynes 188钴基合金。F100-PW-229采用浮壁式火焰筒。

  高压涡轮，2级轴流式。第1级采用冲击冷却，第2级对流冷却。第1级转子叶片和导向器叶片材料为定向凝固镍基合金MAR-M200加PWA73涂层。F100-PW-220和F100-PW-229的导向器叶片由PW1480合金改进成PW1484单晶合金，涡轮转子叶片外封严材料为PW1485。

  低压涡轮，2级轴流式。第1级非冷却转子叶片材料PW1484单晶合金，盘为IN100；涂层为PWA73。F100-PW-229的转子叶片为定向凝固材料。

  加力燃烧室，可变面积的燃油喷嘴以最小的压力实现软点火。外涵道采用带钛合金桁条的加强壳结构，衬筒为有陶瓷涂层的Haynes 188钴基材料。

  控制管理系统，F100-PW-100和-200为机械液压式，控制燃油和喷管面积，并具有电子监控能力。F100-PW-220采用汉密尔顿标准公司的数字式电子控制管理系统。燃油泵由TRW、森德斯特德和汉密尔顿标准公司提供。F100-PW-229为全权数字式电子控制管理系统，具有综合诊断和与飞机控制系统交联的能力。

  F100发动机在一直在改进和完善中，逐渐提高了可靠性、耐久性和性能，成为美国空军F-15和F-16战斗机的主要动力装置之一，并在与通用电气公司F110发动机的竞争中各有千秋，共同为美国空军的战斗机提供动力支持。