巡航导弹|一统美国远程巡航导弹动力:F107系列小型涡扇发动机


巡航导弹|一统美国远程巡航导弹动力:F107系列小型涡扇发动机
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巡航导弹|一统美国远程巡航导弹动力:F107系列小型涡扇发动机
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巡航导弹|一统美国远程巡航导弹动力:F107系列小型涡扇发动机
在海湾战争中 , 第一次大规模投入使用的战斧式巡航导弹起到了决定性作用 , 美国共向伊拉克的各个重要目标发射了288枚战斧 , 命中率达85% , 为后续多国部队的夺取制空权和空袭行动提供了有力保障 。 一时之间 , 战斧式巡航导弹名声大噪 , 俨然成了高科技武器的化身 , 作为战斧的动力 , F107发动机起到的作用也非常关键 。

战斧式巡航导弹在美国对外战争中扮演非常重要的角色
F107是美国威廉斯公司专门为巡航导弹研制的一种小推力涡扇发动机家族 , 由WR19发动机发展而来的 , WR是威廉斯公司的代称 , 就像F100-PW-100发动机中的PW代表普惠 , F110-GE-400发动机中的GE代表通用一样 。 F107发动机在1975年10月开始飞行试验时 , WR19已进行了长达9年的开发 , 因此 , 仅仅试飞了不到一年 , F107便于1976年9月定型并正式投产了 。
F107发动机采用了2级轴流式风扇、2级轴流式低压压气机、1级离心式高压压气机、1级高压涡轮、2级低压涡轮的布局 , 共8级 。 风扇和低压压气机都由低压涡轮驱动 。
【巡航导弹|一统美国远程巡航导弹动力:F107系列小型涡扇发动机】F107小型涡扇发动机
作为专用巡航导弹发动机的典型代表 , F107系列有三个显著的特点:
一是通用性强 。 该系列发动机不仅用于战斧式巡航导弹家族 , 还是AGM86C、AGM129、拉斯姆等一大批型号的动力系统 , 可以说F107这一个系列的发动机就囊括了美国所有远程巡航导弹的动力装置 。 如最典型的是陆射和舰射战斧巡航导弹 , 用的是F107-WR-402发动机 , 也就是说美国宙斯盾军舰发射的战斧导弹用的就是这种发动机 , F107-WR-402的推力为267daN , \"daN\"的英文就是\"DecaNewton\" 。 \"deca\"表示“十 十倍”之意 , \"Newton\"就是牛顿 , 1daN就等于10牛顿 , 267daN就是2670牛顿 , 即272公斤 , 也就是说F107-WR-402的推力为272公斤 。
此外 , 用于AGM86C空射型巡航导弹的是F107-WR-103发动机 , 推力为444daN;用于AGM129的是F112-WR-100发动机 , 推力333daN;用于美国新一代隐形巡航导弹拉斯姆的是F107-WR-105涡扇发动机 , 由于采用金属陶瓷涡轮、石墨聚酰亚胺复合材料机匣等一系列先进材料 , F107-WR-105的推力高达622daN , 推重比则达到了10 , 使得拉斯姆导弹以1.1吨的重量 , 454公斤的战斗部 , 达到了926公里的射程 。
轻巧的拉斯姆可由F18舰载机发射
二 , F107系列发动机有着非常低的油耗 。 以9000米高度巡航时 , 其油耗只有0.61kg/daN/h左右 , 也就是说每持续1小时提供1公斤的推力只需消耗0.61公斤的燃料 , 以F107发动机272公斤的推力 , 在理论上 , 它每小时的耗油量仅165公斤 , 正因为发动机的耗油量这么小 , 才使得没有必要设计太大的油箱 , 战斧式巡航导弹才能有重达454公斤的战斗部 。
为了降低油耗 , F107系列采用了高达1的涵道比 , 高达35500转/分的转速也使得其总压比达到14.5 , 涡轮进口温度为954℃ , 在对涡轮叶片进行冷却时则可达1093℃ 。 这些措施都为F107系列发动机的低油耗打下了坚实的基础 。
被击落战斧导弹的发动机部件
三 , F107涡扇发动机的尺寸非常小 。 其长度仅1.26米 , 自重只有66.2公斤 。 之所以能做到如此的小巧玲珑 , 主要是因为其紧凑的供油系统 , 发动机所需的燃油从前端的空心轴流入 , 再向后输送 , 最后从高压压气机传动轴上一个可以转动的甩油盘中喷射到环形燃烧室中 。 此外 , F107的高低压转子还采用了类似F119发动机的互为反向旋转的设计 , 这就减小了导弹机动时的叠加力矩 , 使得发动机机匣可以用更轻的石墨聚酰亚胺复合材料材料制造 。
从人机比例足见F107发动机的小巧玲珑
当然 , 作为专用于巡航导弹的发动机 , F107的缺点也很明显 , 那就是工作寿命仅50小时左右 , 虽然试射时可以用降落伞回收 , 稍加修理后重复使用 , 但用作无人机的动力寿命还是短了点 。
作为颇为成功的经典之作 , F107系列发动机有许多亮点 , 如通用化理念、高低压转子对转、轴系供油系统等等 , 这些设计经受住了时间和实战的考验 , 已被证明是很成功的 , 非常值得我国学习和借鉴 。