燃烧室燃气的最高温度数值是保密的,一般报道为1527摄氏度,这个温度已经高于多数涡扇发动机了

高压涡轮

  EJ200没有采用任何陶瓷基复合材料(CMC),这种复合材料比任何金属合金都耐热,目前正被应用在下一代战斗机和客机的涡扇发动机设计中,如压气机叶片和燃烧室内衬。

  EJ200的高压涡轮叶片使用单晶金属合金铸造,具体的合金种类也是机密。叶片内部有蚀刻成形的冷却空气内部通道和表面冷却孔。

  冷却通道和表面冷却孔能在叶片表面生成冷却气膜,使叶片在燃气冲击下不至于被融化。冷却空气来自高压压气机引气,虽然温度也有几百摄氏度,但仍然足以降低金属叶片的温度,防止出现损伤和退化。EJ200的高压涡轮定子涂上了一层专用隔热涂层,来抵御炽热燃气。

  EJ200的高压涡轮模块彻底解决了困扰其他战斗机飞行员的“推力下降”的问题,飞行员驾机在起飞中突然加大油门时往往得不到即时响应,这是因为发动机工作温度较低,高压涡轮叶片尖端和涡轮机匣衬里间存在间隙,高压涡轮无法利用全部燃气,降低了发动机的效率,所以在飞行员突然增加推力时总是无法从及时响应。这种推力下降问题会在发动机工作温度升高后消失,因为材料在高温下膨胀消除了间隙。

  EJ200通过采用一套非常复杂的系统解决了这个问题,该系统能进行被动叶尖间隙控制,在任何操作条件下都能保持涡轮叶片尖端和机匣内衬的紧密配合。系统涉及一组特殊材料,当然也是保密的。据分析,欧洲喷气公司有可能在机匣或内衬上采用了具有不同膨胀/收缩速率或温度的材料。

  核心气流在离开低压涡轮后进入排气管(exhaust duct),这里包含三级加力燃烧室中的两级。加力燃烧室的第一级具有多根径向喷油杆和径向火焰稳定器;第二级在火焰稳定器后方,具有一系列“主雾化器”,想必就是燃油雾化喷喷嘴;加力燃烧室的第三级最具创新性,在这里,外涵气流通过环形掺混器与内涵气流混合,在提高气流含氧量后喷入燃油再次燃烧。

EJ200的高压涡轮叶片使用单晶金属合金铸造,具体的合金种类也是机密

EJ200的单级低压涡轮

加力燃烧室能根据飞行员油门控制输入被逐级点燃,这些操作都由EJ200的数字发动机控制和监视单元(DECMU)自动进行,实现了三级加力的平滑过渡

EJ200的传动箱和滑油系统

数字发动机控制

  加力燃烧室能根据飞行员油门控制输入被逐级点燃,这些操作都由EJ200的数字发动机控制和监视单元(DECMU)自动进行,实现了三级加力的平滑过渡,除快速变化的空速表外,飞行员在加速中感觉不到顿挫感。“台风”战斗机的两台EJ200都有自己DECMU盒,安装在机匣上,每个盒子都有两个独立通道进行冗余控制。

  DECMU是EJ200发动机自2001年交付第一台生产型以来最重大的升级项目,DECMU取代了363台第一批次(Tranche 1)生产型EJ200上的全权限数字发动机控制(FADEC)单元和发动机健康监控系统(EHMS),出现在了2007年初开始交付的第二批519台发动机上。

  EJ200的设计使用寿命是冷端部件6000飞行小时,以战斗机每年飞行约200小时计算,大约是服役30年。不过这个寿命并不是固定的,因为每台EJ200发动机的DECMU不仅能监视众多工作参数,如温度、压力及各部件工况的测量数值,还能用这些参数来预测发动机寿命。DECMU与地面支持系统连接后可以计算出一个欧洲喷气公司所谓的“β参数”,也就是发动机设计寿命和真实寿命的比值。DECMU在每次任务后都会汇总参数计算出β参数,明确了发动机的实际剩余寿命。这意味着如果发动机的使用环境较良性(相对于设计预想),那么寿命也就会超过6000小时。

  DECMU更大的亮点是其健康监测能力,也是EJ200自动发动机测试系统的组成部分。这套系统向维修技师提供了一个决策树,在上面能找到解决发动机问题的各种方法。系统能按照可能性降序列出疑似故障或失效部件,如果某一解决方法因实际操作原因被否决,那么系统也会提供其他方法供选择。总之,DECMU实现了EJ200的视情维护,只在必要时对发动机进行大修和更换部件,不再需要规定固定时间间隔。

  欧洲喷气公司说EJ200发动机实现了很低的换发率,每1000飞行小时不到1次;以及较高的平均故障间隔时间,发动机出现两次核心机故障的间隔时间超过1000飞行小时。如此高的可靠性和可用性要归功于发动机的设计理念和DECMU的健康监测功能。与其他国家空军相比,英国皇家空军的EJ200积累了更多的飞行小时。

“台风”战斗机的两台EJ200都有自己DECMU盒,安装在机匣上,每个盒子都有两个独立通道进行冗余控制

DECMU取代了363台第一批次(Tranche 1)生产型EJ200上的全权限数字发动机控制(FADEC)单元和发动机健康监控系统(EHMS)

DECMU实现了EJ200的视情维护,只在必要时对发动机进行大修和更换部件

维护

  当EJ200确实需要维修时,这也是一个快速、简单和相对轻松的过程。“台风”战斗机为发动机设置了很多维护检修口盖,EJ200本身也有很多内窥镜检查孔。模块化设计意味着当发动机的一个模块出现故障时可以被快速更换掉,有时甚至不必从机身上拆下发动机。备用模块更换完毕后,发动机就能立即投入使用,故障模块则被带走维修。这不仅缩短了维修周期,提高了机队完好率,还使维修变得更容易,同时提高飞机和发动机的可靠性。

  即使更换整台发动机,也能在不到45分钟的时间里完成。

  “台风”战斗机风被设计成从后机身下方大开口拆装两台发动机,发动机可以很容易地与机身分离。通过使用绞车和钢缆,一台EJ200可被迅速从后机身底部垂直降下,然后替换发动机被向上吊入相同位置,再与支座固定起来。

EJ200发动机结构图

各模块示意图

  EJ200共有15个独立模块,分别是:

  ·低压压气机
·轴承支座
·中机匣
·可变进口导向叶片
·高压压气机
·燃烧外壳
·燃烧室
·高压涡轮
·附件齿轮箱
·外函道
·低压涡轮定子
·低压涡轮转子
·排气管
·加力燃烧室
·收敛-扩张尾喷管