发动机部件名称和图片—发动机部件名称和图片主轴承盖什么样

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美国和俄罗斯一直都是航空发动机技术的领先者,尤其是美国的战机在先进性方面做得更好。然而,俄罗斯近年来在航发领域的发展停滞不前,只能继续使用一些苏联时代的技术。俄罗斯重新翻新了图160,并声称图160所使用的NK32发动机技术领先世界30年。我将对美俄各自的先进发动机做一番对比,看看谁是最强的航发之国。

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航空发动机是一架飞机的核心,除了对飞机的重要性外,航发的复杂程度也决定了它的重要地位。目前,能够自主研发航空发动机的国家非常有限,各国对先进航发的渴望一直未曾停下。然而,近年来俄罗斯在航空发动机领域没有太多突破,仍然依赖于一些苏联时代的技术。其中最具代表性的就是图160战略轰炸机上试飞的改进型NK32发动机,号称全球推力最大的加力涡扇发动机,最大推力高达25吨。为了保密,俄罗斯声称至少30年不会对外出口该发动机。

NK32发动机是由苏联库兹涅佐夫设计局研发生产的,与同门师兄弟NK25并列为加力涡扇推力冠军,最大推力达到了245千牛,这个记录从苏联时代一直保持至今。该发动机为图160战略轰炸机专门研制,完美地满足了图160的作战需求。图160的优势主要集中在载弹量和速度上。在载重量上,图160最大15吨的载重量高出美国B2战略轰炸机的最大19吨一倍。在速度上,图160最快可以达到2.05马赫,而B2战略轰炸机最快只能达到0.95马赫。此外,图160的最大航程高达1.6万公里,远高于B2战略轰炸机的最大航程1.1万公里。

为了实现以上这些目标,必须在发动机上下功夫。要实现超音速飞行,涡扇发动机的含道比不能太大,最好不要超过1;但要降低油耗,含道比需要尽可能大。这两个相互矛盾的指标限制了许多国家对轰炸机的设计。然而,NK32涡扇发动机做到了既可以超音速飞行,又具有较低的油耗。这得益于三转子设计。早期的涡扇发动机采用单转子结构,涡轮风扇和压气机连接在同一轴上,虽然结构简单,但油耗很大,而且不同部分的需求转速不同。为了降低油耗并提高安全性,双转子结构诞生了,它的推力更大,效率更高,油耗和故障率也降低了。但直到三转子结构出现,发动机的各个部件才能在理想转速下工作,进一步提升推力并节省燃油。因此,NK32发动机能够将图160推到2马赫以上,并且航程可达1万公里。

然而,三转子结构要求发动机转子具有很高的硬度来承受巨大的压力,并且三转子之间会相互影响。如果技术不过关,强行制造三转子发动机,可能发动机会出现共振现象,甚至停摆。因此,全球只有美国、英国和俄罗斯这三个航空发动机强国能够制造三转子的涡扇发动机。而和其他两个国家相比,俄罗斯在这方面有一个巨大的优势,那就是其巨量的钛资源。三转子发动机需要依赖钛合金材料,早在苏联时期,俄罗斯的钛材料加工就达到顶尖水平,因此NK32发动机的风扇叶片大量使用了钛合金材料,使其重量更轻,耐高温性更强。而其他国家由于钛资源不如俄罗斯丰富,所以没有采用复杂的三转子结构,从而使得NK32在这方面始终领先世界。

但是这种创纪录的推力也伴随着巨大的体积和重量,NK32涡扇发动机的含道比仅为1.4,直径达1.46米,长度6米,重量高达34吨。俄罗斯不得不将图160设计得更大更重,以追求高速性能。然而,这也是苏联武器装备设计的惯例。由于技术断层的出现,俄罗斯直到最近几年才恢复了原本设计局的生产技术,最近推出的新一批NK32发动机相比上一批,主要改进了燃料利用率和部件寿命,预计能增加图160M2轰炸机的航程1000公里。俄罗斯国防部已经与库兹涅佐夫公司签署了新型发动机的量产合同,以确保所有现役图160在2030年之前都升级为图160M2。

与NK32相比,美国B1B超音速轰炸机使用的F101发动机小巧得多,推力也小得多,不到140千牛。因此,有人认为美国在加力涡扇推力方面已经落后。然而,根据NK32和美国F35战斗机上装备的F135涡扇发动机的数据对比,NK32的各项数据超过了同时期美国的涡扇发动机。虽然F135的各项数据还不及NK32的一半,但这款发动机在研发之初的最大推力就达到了18吨,并且美国正在加大F135的推力。

根据最新的实验结果,F135的推力已经超过了22吨。F35战斗机装备的F135发动机是有史以来战斗机上安装过的推力最大的喷气式发动机,在可靠性、可维护性和燃油经济方面也具有明显优势。2029年,F35A使用的F135PW100发动机最大推力达到了191千牛,自重仅为1.7吨。通过持续改进,F135的性能不断提高,最新款的F135推力突破了200千牛。换句话说,F135的推力相当于苏35战机的1.44倍和苏57战机的1.39倍。除了6%~10%的推力提升外,F135还降低了5%~6%的燃油消耗,因此在可靠性、可维护性和燃油经济性方面,F135将继续保持无与伦比的竞争优势。

考虑到F35项目的经验教训,美国在招标阶段为战斗机准备了两种备选发动机,以降低项目风险。普惠的F135和通用电气与罗罗公司合作的F136发动机都表现出色。F136发动机的优势更明显。虽然通用电气和罗罗公司最终放弃了F136项目,将相关技术用于下一代发动机项目,但F135发动机的性能仍在不断提高。而NK32发动机的推力只能达到18吨,综合性能上来看,NK32并不如美国的新一代航空发动机。

事实上,即使不和美国的发动机比,和俄罗斯自己的苏57战斗机的发动机相比,NK32已经没有优势了。即将装备的苏57的发动机三零虽然推力不如F135,但其尺寸和含道比要比NK32小很多,可以用于更多的机型。相比之下,NK32由于体积巨大,对于没有研发战略轰炸机需求的国家来说,就没有太大用处。

虽然NK32是俄罗斯的航发之王,但它并没有衍生出其他的版本和型号,这也是它最大的缺点。从全球范围来看,随着航空发动机要求的不断提高,其研发时间已经超过飞机本身。一款优秀的发动机需要大量的基础研究,包括材料、工艺和结构设计。如果想要实现战机和发动机的同步配套,就必须提前进行预研。因此,美国从60年代开始就研制新一代发动机的核心机,最终拿出了G9核心机,为美国的空军带来了巨大优势。通过改进和衍生,G9核心机解决了F15、F16、F18和B1B轰炸机的动力需求,同时还为战舰和民航客机提供了动力解决方案。这使得美国在航发领域有着难以想象的优势。

俄罗斯曾计划将NK32发动机出售给其他国家,但最终达成了禁止出售的协议。尽管乌克兰曾试图抵押图160来出售这款发动机的相关技术,但最终俄罗斯买走了这些技术。乌克兰手上有70多台NK32发动机,但这对许多国家来说并没有太大吸引力。因此,尽管NK32是一款推力创纪录的发动机,但美国的新一代航空发动机在综合性能上仍然超过NK32。

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