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V2500發動機是國際航空發動機公司(IAE)研製生產的雙轉子,軸流式,高涵道比渦輪風扇發動機。1983年9月開始研製,1985年12月第一台發動機開始運轉,1988年4月24日取得美國聯邦航空局頒發的型號適航證,7月開始安裝在空中客車公司A320上試飛。主要用於A320系列飛機,1989年5月正式投入使用。具有無凸台寬弦空心的風扇葉片、「浮壁」燃燒室和高效的燃油率三大特點。

1 V2500 -基本信息

  V表示五家公司合資,包括美國普拉特惠特尼PW,英國羅尓斯羅伊斯RR,日本航空發動機公司JAZC,聯邦德國MTU,義大利菲亞特一起組成的IAE公司,2500表示以10lbf為單位的推力級。PW佔30%的股份,負責燃燒室,高壓渦輪和渦輪排氣機匣的研製,RR公司也佔30%的股份,負責高壓壓氣機部分研製,日本航空發動機公司是由石川島播磨重工業公司(IEE)川畸重工業(KHI)和三菱重工業(MHI)組成,佔19.9%的股份,負責風扇和低壓壓氣機的研製,MTU佔12.1%的股份,負責低壓渦輪研製,菲亞特佔8%的股份,負責附件齒輪機匣部分研製。

V2500渦輪風扇發動機V2500渦輪風扇發動機

2 V2500 -基本結構

  V2500發動機的低壓轉子包括1級風扇、4級低壓壓氣機、5級低壓渦輪,高壓轉子包括10級高壓壓氣機和2級高壓渦輪。其燃燒室為環形燃燒室。

  發動機採用了寬弦風扇葉片、「浮壁」式燃燒室、章晶渦輪葉片和粉末冶金渦輪盤、葉尖間隙主動控制和全許可權數字電子控制系統(FADEC),降低了發動機的燃油消耗率,提高了發動機的可靠性和發動機的競爭力。

進氣口

  環形,無進氣口導流葉片,無防冰裝置。

風扇:寬弦葉片

  單級軸流式。V2500採用的是由羅爾斯·羅伊斯公司從RB211-524E4和RJ500設計和發展而來的無凸台寬弦空心葉片,其增壓比為1.7,葉片材料為鈦合金,長度為558mm。它的製造是在兩塊鈦合金薄板之間放入同樣是用鈦合金作成的蜂窩狀結構的材料,然後通過活性擴散焊接的方法將其連成一體。這種葉片以極輕的重量獲得了極大的強度,可以抗擊外來物的擊傷。另外,由於其寬弦葉片本身的性質,跑道上的細小碎片和塵土可以被甩到旁路管道,因此同普通窄弦葉片相比,它可以使由於外來物擊傷而導致的發動機拆卸減少4倍。

  當V2500開始進入服役時,這種獨特的葉片已經在羅羅RB211系列發動機上積累了5年的經驗。到今天為至,這種空心結構的寬弦葉片已在全球累積了1億小時的服務經驗。

低壓壓氣機

  4級軸流式(V2500-A1為3級)。真空電子束焊接的鼓筒以螺栓固定在風扇之後,沒有放氣環。JAEC提供。

高壓壓氣機

  10級軸流式。前5級靜止葉片可調,增壓比為16,壓氣機機匣為鋼機匣,後面級為雙層機匣。RR提供。

「浮壁」燃燒室

  短環形。PW的「浮壁」燃燒室是另外一項貢獻給V2500的技術。燃燒室壁是由金屬層板外殼組成的,裡面掛有合金扇形塊。這些扇形塊 「浮」在它們和外殼之間的冷空氣上。這樣的設計提高了冷卻效率,消除了壓力,並且這些鑄件都可以單獨更換,因而減少了維修費。

高壓渦輪

  2級軸流式。採用三維設計葉形、冷氣單晶渦輪葉片和超塑性等溫鍛造的粉末冶金盤。材料為MERL76,第1級導向器用MAR-M509精鑄,第2級導向器用MAR-M247精鑄,渦輪外環採用可調主動間隙控制。PW提供。

低壓渦輪

  5級軸流式。採用三維設計葉形和葉尖主動間隙控制。MTU提供。

附件

  所有的附件置於風扇機匣下方,第三代全許可權數字電子控制系統由漢密爾頓標準公司提供;齒輪式燃油泵由森德斯特蘭/梯津賽伊奇(SI3)公司提供;燃油調節器由盧卡斯公司提供;齒輪箱由菲亞特(FIAT)提供。

3 V2500 -基本型號

  目前,V2500型號代號中,既表示了推力級,又表示使用的飛機機種,例如V2527-A5中,「27」表示推力級為27000lb,A表示用於空中客車的飛機,如為D,則為用於麥道的飛機。

  (1)V2500-A1 

  是研製的第一個型別,用於A320飛機,推力達到11120daN,裝機使用至1994年4月已累計飛行10000飛行小時。

  (2)V2527-A5 

  是為滿足美國聯合航空公司要求發展的11768~13340daN推力級的發動機,用於A320飛機,變動主要在FADEC。

  (3)V2522-D5 

  是1989年11月提出的為MD-90-10研製的9780daN推力級發動機,用以換裝MD-87可使耗油率降低11%。

  (4)V2528-D5 

  是計劃中項目,推力為12450daN,裝MD-90-50后可增大飛機航程。

  (5)V2530-A5 

  是在風扇直徑不變的前提下,推力最大的發動機,推力範圍為13340~13780daN,它已被A321-100訂貨,1994年1月開始投入使用。

4 V2500 -改進型SelectOne

  改進型的V2500渦輪風扇發動機——V2500SelectOne於2008年投入運行。IAE聲稱改進后的發動機燃油耗油率降低約1%,發動機的在翼使用時間延長了20%,同時減少了溫室氣體CO2等的排放,獲得了額外的12度的EGT裕度(排氣溫度裕度)。

  改進型的V2500 SelectOne發動機主要有以下改進:

  (1)高壓壓氣機4~8級轉動葉片和3~5級靜子葉片更換為3-D 葉片。葉片的基本輪廓前緣由圓形變為橢圓形,所有葉片表面都提高了光潔度。

  (2)高壓壓氣機3~8級鼓的6~8級的減震絲槽容易磨損,導致許多高壓壓氣機3~8級鼓因此報廢。V2500 SelectOne發動機取消了高壓壓氣機第6/7/8級的減震絲,徹底避免因高壓壓氣機3~8級鼓的減震絲槽的磨損而更換高壓壓氣機3~8級鼓的情況。

  (3)高壓壓氣機VSV可調靜子葉片的控制邏輯也做了相應的改變。改裝了3/4級轉軸作動臂上低速效裝孔的位置,提高了發動機在啟動過程中的喘振裕度。

  (4)高壓渦輪部分也做了較大改進。更換了新的高壓渦輪第1級和第2級葉片、新的高壓渦輪第1級靜子葉片和第2級靜子葉片,以及新的高壓渦輪第1級外空氣封嚴。相對於舊的渦輪葉片,新的渦輪葉片採用了更先進的表面塗層和氣膜冷卻技術;新的渦輪靜子葉片採用了改善的內部冷卻和額外的平台冷卻;新的高壓渦輪第1級外空氣封嚴也提高了耐用性;同時還提高了外徑靜封嚴的封嚴效果。

  (5)安裝了新軟體的電子發動機控制器以確保發動機的性能更可靠。

  世界上第一台改裝后的V2500 SelectOne發動機在珠海摩天宇航空發動機維修有限公司試車成功。並達到了一些預期的性能指標:發動機排氣溫度下降,EGT裕度增大,發動機高低壓轉子的轉速降低,燃油耗油率下降,還有一些指標需要在航空公司的實際使用過程中得到驗證。V2500發動機作為一款成熟的發動機,將會隨著世界航空市場的發展而發展,我們深信V2500發動機會有一個成功的未來。

5 V2500 -國際航空發動機公司

  IAE曾為空中客車A340開發「超級扇(Superfan)」發動機。IAE現在的主要業務為發展、生產、和售後服務V2500系列航空發動機。V2500系列為IAE的唯一產品,由空中客車A320系列家族和麥克唐納·道格拉斯MD-90系統客機採用。

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