JT15D

研制概况
JT15D是普●惠加拿大公司研制的中等涵道比、小推力涡轮风扇发动机,可供小型商业飞机或公务机使用。JT15D 项目的发展始于20世纪60年代初,设计工作从1966年6月开始。该项目的设计目标是使用最少数量的旋转部件、发动机污染少、噪声低、易于维修和翻修间隔时间长。

1967年9月23日,JT15D进行了首次台架试车,1968 年8月在CF-100飞机上开始试飞。那时的发动机采用的是2级高压涡轮和1级低压涡轮,推力为889daN。为满足赛斯纳飞机公司的要求,又将发动机的推力提高到了978daN,同时将2级高压涡轮改为1级,1级低压涡轮改为2级。这种改型的发动机于1969年初开始台架试车,同年9月15日装在赛斯纳公司的“奖状”飞机上进行第一次飞行试验。1970年7 月16日又装在法国的“帆舰”飞机上进行飞行试验,最后于1971年2月28日完成定型试验。

1976年,JT15D发动机被进一步改进, 新发动机采用了改进的离心压气机和-个新风扇,并进行了试验,改进的发动机名为JTI5D-5。1976年10月,JT15D -1A取得适航证; 1977年 10月,JT15D-5的发展工作开始; 1978年4月,JT15D-5首飞;1982年9月,JT15D-1B获得适航证;1983年12月,JT15D -4B和JT15D -4D获得适航证; 1984 年6月,JT15D -5获得适航证; 1987年底,JT1I5D -5A项目宣布; 1988 年12月,JT15D-5A获得适航证; 1990年初,JT15D-5C项目宣布; 1990 年11月,JT15D -5B获得适航证; 1992 年8月,JTI5D -4C和JT15D-5C获得适航证; 1993 年10月,JTI5D-5F获得适航证;1993年12月,JT15D – 5D获得适航证。

在JT15D的研制中,普●惠加拿大公司利用了美国普.惠公司在JT9D发动机上的研制经验和该公司对高增压比离心压气机长期研究的成果,这样不仅使发动机具有先进的水平,而且也缩短了研制周期。该发动机从开始设计到第一次台架试车仅用了一年零三个月的时间;从第一次试车到定型仅用了三年半的时间。为进一步满足飞机制造商提出的提高发动机推力10%左右的要求,在JT15D-1定型之前,普.惠加拿大公司从1970年底就开始了JT15D -4发动机的改型设计工作。

在改型中既增大了推力,又减少了零部件的数目,使JT15D-1与JT15D-4两种型别发动机有较多的通用零部件,并充分利用了JT15D -1型在试验中所积累的经验。JT15D-4型在JT15D-1型风扇后面的低压轴上增加了1级轴流压气机,以增大流过核心机的流量;发动机的长度相应增加了101. 6mm。

为了解决JT15D在低速和类似的飞行条件下吸人鸟和其他外来物的问题,普.惠加拿大公司建立了室内试验装置,并且进行了发动机运行时的小鸟吸入试验。试验结果发现,风扇叶片的损坏是惊人的,尤其是在叶中凸台以上的部位。

因高马赫数的设计要求使叶片的进气边很薄,在这一部分叶型的弯度也很小。为了解决这一问题,该公司对风扇叶片进行了加固,使叶中凸台一直延伸到了叶片前缘,并在叶片的上部区域再辅以小高度的轴向加强筋。在整台发动机上用重约2kg的大鸟进行吸人试验时,发现进人离心压气机的一部分鸟体被吸进了管式扩压器。由于吸人物的能量很大,使管式扩压器鱼尾式的出气边破碎,并损坏了压气机机匣,因此,又加厚了压气机机匣。

JT15D的高压压气机设计得比较先进,1级离心式压气机的增压比可达到6,出口切向速度达到587 m/s。在叶轮出口采用高效率的管式扩压器,效率可保持在0.777。

该发动机有两级低压涡轮,第1级采用整体铸造。由于低压涡轮的强度问题不如高压涡轮的严重,工作温度也较低,因此试图对两级低压涡轮都采用整体铸造加工,然而第2级低压涡轮的叶片相对长,轮毅小,给整体铸造带来了很大麻烦。为此,普●惠加拿大公司进行了大量的试验,包括金相检验、拉伸、蠕变以及疲劳等强度试验和叶轮的破坏试验,结果表明,整体铸造能获得很好的材料性能。整体铸造的第1级低压涡轮与采用一般加工方法的第2级低压涡轮相比,加工费节省45%。

JT15D- 1/1A/4的翻修间隔时间分别为3500h和3000h。

JT15D发动机的主要型别:

JT15D-1首 批生产系列,1969 年8月首次交付赛斯纳“ 风扇喷气”500原型机,9月开始飞行试验。该发动机也用于法国宇航公司SN600“帆舰”原型机,1970年7月首飞。1971年5月获得美国FAA/加拿大CDoT适航证,1972年,Fanjet 500更名为“奖状”500 首次交付用户。

JT15D-1A在用于“奖状”1的JT15D- 1A的基础上进行了少量更改,1976年取证。

JT15D-1B进一步改进型,没有改变额定推力。1982 年7月取证,1983 年取代了“奖状”I上的JT15D-1A发动机。到2003年,JT15D- 1B发动机的总产量达到1425台。

JT15D-4首台推力增长型, 起飞额定推力为1112daN。增加了1级轴流增压级。1972 年8月,首台发动机交付生产型SN601“帆舰”。1972 年12月开始飞行试验,1973年9月取证。该发动机还用于“奖状”I 和三菱重工“金刚石”1。

JT15D-4B JT15D-4 的改型,高空性能较好。用于“奖状”S/I。1973年取证。

JT15D -4C JT15D -4的改型,主要差别在于JT15D -4C有维持飞机倒飞的滑油摻混装置和燃油阀门电子调节装置。1982 年获得适航证。用于阿古斯塔公司的S.211。

JT15D-5第2 阶段改进型,起飞推力为1320daN。新型风扇有更高的增压比和更大的流量,并改进了低压压气机、高压压气机、高压涡轮转子和电子控制系统。使巡航推力增加25%,耗油率降低3%。风扇叶片采用了无中间凸台、小展弦比的宽弦设计,而JT15D -4型的风扇叶片有两道凸台。高压涡轮叶片和电子燃油调节器也得到了改进。该型别于1977年开始研制,1978 年4月第一次飞行,1983年初取得适航证。

JT15D -5A风扇 和热端部件性能比JT15D -5有所改善,改进了机械液压燃油控制,起飞推力为1290daN, 1988 年获得适航证,用于“奖状”V。

JT15D-5B为满足 比奇T-1A的需求而改进的产品,1990 年取得适航证。

JT15D-5C滑油系统允许飞机倒飞。起飞额定推力为1419daN,用于阿古斯塔公司的s.211和诺斯罗普●格鲁门公司的X-47无人战斗机,也可能用于波音公司的幻影工作组BOP (“捕食鸟”)小型有人侦察研究机。该发动机于1991年取得适航证。

JT15D-5D带宽弦叶 片的整体叶盘新风扇,机匣材料为铝/Kevlar。宽弦整体叶盘增压级、单晶高压涡轮转子叶片、可调整安装角的低压涡轮工作叶片。额定起飞推力为1354daN,改善了燃油的经济性。1993 年取证。用于“奖状”V,Ultra和UC -35A, 1999年6月被选为威逊艾尔公司“优势”的动力。

JT15D-5F额定起飞推力 为1290daN。1993 年取证,用于比奇TCX的动力。到2003年1月,共交付了2300台。


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