涡喷 – 7B (WP-7B)发动机

图片[1]-涡喷 – 7B (WP-7B)发动机-锋向兵库 |Gebin Military Arsenal
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体型数据
长度:5,205毫米
最大直径:1,090毫米
净重:1,135公斤
制造厂家
沈阳黎明航空发动机集团
仿制型号
苏联图曼斯基R-11F-300涡轮喷气发动机
发动机参数
类型:轴流式涡轮喷气发动机
压缩比:8.8:1
最大推力:38.2千牛(3,900公斤)
加力推力:56.3千牛(5,740公斤)
推重比:5.0
空气流量:64.5公斤/秒
涡轮前温度:1,000°C
同时代外军对比
苏联 R-11F-300(米格-21)
最大推力:38.2千牛(WP-7B:38.2千牛)
加力推力:56.3千牛(WP-7B:56.3千牛)
推重比:4.78(WP-7B:5.0)
美国 J79-GE-11(F-4鬼怪)
最大推力:48.9千牛(WP-7B:38.2千牛)
加力推力:75.7千牛(WP-7B:56.3千牛)
推重比:4.62(WP-7B:5.0)
英国 埃汶RA.28(闪电战斗机)
最大推力:49.0千牛(WP-7B:38.2千牛)
加力推力:71.2千牛(WP-7B:56.3千牛)
推重比:4.2(WP-7B:5.0)

涡喷 – 7B 发动机在我国航空工业发展历程中占据着举足轻重的地位,尤其是与歼 – 7 系列战机的发展紧密相连,其性能的不断优化显著提升了歼 – 7 战机的作战能力与飞行性能。

起源与背景

涡喷 – 7B 发动机脱胎于苏联的 P-11F-300 发动机,该发动机是苏联米库林设计局为米格 – 21 战斗机研制的一款重要动力装置。20 世纪 60 年代初,随着中苏关系的起伏变化,我国在艰难的情况下,从苏联引进了米格 – 21 战机及其配套的 P-11F-300 发动机的生产技术,在此基础上开启了国产化之路,国产型号即为涡喷 – 7 发动机。之后,为了进一步提升发动机性能,满足歼 – 7 战机不断改进的需求,相关科研人员对涡喷 – 7 发动机进行了深入研究与改进,涡喷 – 7B 发动机应运而生。

技术特点

  1. 单转子结构:涡喷 – 7B 发动机采用单转子结构,由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等主要部件组成。单转子结构相对简单,易于维护和制造,但其在调节性能等方面也存在一定局限性。进气道负责将外界空气高效引入发动机,并在飞机高速飞行时对空气进行初步压缩,提高空气进入压气机的压力,以满足发动机燃烧对空气压力的需求。压气机通过多级叶片对空气进行连续压缩,使空气压力大幅提升,为后续在燃烧室内的高效燃烧提供条件。
  2. 离心式与轴流式结合的压气机:它的压气机部分独具特色,采用了离心式与轴流式相结合的设计。前面几级为离心式压气机,离心式压气机具有结构紧凑、单级增压比高的优点,能够在较小的空间内实现较大幅度的空气增压。而后几级采用轴流式压气机,轴流式压气机则具有流量大、效率高的特性,二者结合,兼顾了增压比和空气流量的要求,有效提高了发动机的整体性能。
  3. 环形燃烧室:燃烧室采用环形设计,这种设计相较于传统的分管燃烧室,具有燃烧效率高、火焰稳定、结构紧凑等优势。在环形燃烧室内,经过压缩的空气与燃油充分混合并剧烈燃烧,产生高温高压燃气,为涡轮的转动提供强大动力。
  4. 气冷式涡轮叶片:涡轮是发动机的关键部件之一,负责将燃气的热能转化为机械能,驱动压气机和其他附件工作。涡喷 – 7B 发动机的涡轮叶片采用气冷式设计,通过从压气机中引出一部分冷却空气,流经涡轮叶片内部的冷却通道,对高温燃气冲击下的叶片进行冷却,有效提高了涡轮叶片的耐高温性能,使其能够在更高的燃气温度下稳定工作,进而提升了发动机的热效率和推力。
图片[2]-涡喷 – 7B (WP-7B)发动机-锋向兵库 |Gebin Military Arsenal

性能参数

  1. 推力:涡喷 – 7B 发动机的最大推力可达约 5000 公斤力(不同改进型号可能略有差异),加力推力则能提升至约 6000 公斤力。这样的推力水平在当时能够为歼 – 7 战机提供较为强劲的动力,使其具备出色的高空高速性能,满足了我国空军在特定时期对战斗机高空拦截和高速追击等作战任务的需求。
  2. 推重比:其推重比约为 4.0 左右,推重比是衡量发动机性能的重要指标之一,反映了发动机产生的推力与自身重量的比值。虽然与现代先进发动机相比,涡喷 – 7B 的推重比并不突出,但在当时的技术条件下,对于提升歼 – 7 战机的机动性和飞行性能起到了关键作用。
  3. 燃油消耗率:在燃油消耗方面,涡喷 – 7B 发动机的燃油消耗率相对较高,这意味着其在飞行过程中需要消耗较多的燃油来维持动力输出。以典型工况为例,其巡航状态下的燃油消耗率大约为每小时 2.0 公斤 / 公斤力(数值为近似参考,实际会因飞行状态等因素有所变化)。较高的燃油消耗率对歼 – 7 战机的航程产生了一定限制,为了弥补这一不足,歼 – 7 战机通常会携带副油箱以增加载油量,延长航程。
图片[3]-涡喷 – 7B (WP-7B)发动机-锋向兵库 |Gebin Military Arsenal

应用机型

涡喷 – 7B 发动机主要应用于我国歼 – 7 系列战斗机的多个改进型号。在歼 – 7Ⅱ 型战机上,涡喷 – 7B 发动机替换了早期型号的发动机,为飞机提供了更为充沛的动力。其改进后的性能使得歼 – 7Ⅱ 在飞行速度、爬升率等方面有了明显提升,航程也因发动机燃油经济性的一定改善以及油箱扩容等因素得到增加。之后的歼 – 7M、歼 – 7E、歼 – 7D、歼 – 7G 等改进型号同样采用了涡喷 – 7B 发动机的不同改进版本,这些型号在航电设备、气动布局、武器系统等方面不断升级改进的同时,涡喷 – 7B 发动机持续为其提供可靠动力支持,保证了战机整体性能的提升与作战能力的增强,使歼 – 7 系列战机在不同时期都能较好地适应我国空军的作战需求以及国际市场的部分需求。

改进历程

涡喷 – 7B 发动机在服役过程中经历了持续的改进与优化。科研人员针对其在实际使用中暴露出的问题,如可靠性、燃油经济性、维护便利性等方面进行改进。例如,通过改进涡轮叶片的制造工艺和材料,进一步提高叶片的耐高温和抗疲劳性能,从而增强发动机的可靠性和使用寿命。在燃油系统方面,进行了优化设计,改进喷油嘴结构和燃油喷射控制策略,提高燃油雾化效果和燃烧效率,降低燃油消耗率。同时,对发动机的维护性进行改进,简化一些部件的结构,方便维修人员进行拆卸、安装和检修,减少维护时间和成本,使涡喷 – 7B 发动机在不断改进中更好地服务于歼 – 7 系列战机,在较长时间内保持了一定的性能优势和实用性。

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