日本拟2030新战机F-3进展——高性能发动机材料实现耐久性

2016-01-28 10:56:15 作者：本网整理来源：

昨日中国国防科技信息网报道，日本拟2030年装备下一代战机F-3发动机核心机验证试验正在紧密开展。日本工程人员正准备制造一台该战斗机配套发动机的验证核心机，同时已经在超声速下武器舱门的应用研究方面取得了很大进展。发动机核心机两大单元体“发动机涡轮罩环和涡轮叶片” 是关键技术，重在发动机高耐久性设计。发动机涡轮罩环可能采用了陶瓷基复合材料（CMC），为碳化硅增强的陶瓷基体，耐温能力优于金属材料。涡轮导向叶片和工作叶片将采用镍基单晶合金，涡轮盘材料为自主研发的TMW-24镍钴合金。

F-3战斗机

据悉，日本防卫省技术研发本部（TRDI）表示在制造出发动机验证核心机后，将逐步完成包括风扇和低压涡轮在内的整台发动机验证。相比来说，F-3战斗机在飞行性能方面更加强调耐久性和武器载荷。F-3战斗机是一款采用腹部弹舱的重型战斗机，可内置6枚与“流星”导弹尺寸相当的冲压动力空空导弹。TRDI宣称发动机研发的下一个步骤是制造和测试核心机，然后开展整机试验。按原计划，低压压气机（风扇）和低压涡轮的原型将在2017财年完成试验，发动机原型机应在2018财年开始演示试验，届时日本政府也将据此决定F-3飞机是否继续研发。

TRDI表示，发动机核心机的另外两大单元体--压气机和燃烧室的试验已经取得了很好的结果。每架F-3战斗机将装备两台该型发动机，其结构与美国F-22使用的F119发动机类似，采用双轴对转形式，包括3级风扇、6级高压压气机、1级高压和1级低压涡轮。TRDI证实发动机高压涡轮进口燃气温度将达到1800℃（3300F），发动机涡轮罩环可能采用了陶瓷基复合材料（CMC），为碳化硅增强的陶瓷基体，耐温能力优于金属材料。涡轮导向叶片和工作叶片将采用镍基单晶合金，涡轮盘材料为自主研发的TMW-24镍钴合金。日本技术人员在5年前曾希望用陶瓷基复合材料材料制造导向叶片，而更具挑战的工作叶片将采用金属材料。日本研究人员建议涡轮转子的TMW-24盘可以通过传统的铸造-锻造工艺制造，而不是过去二三十年间常用的粉末冶金工艺。日本研究人员估计，TMW-24材料的涡轮盘在630兆帕的离心力下，寿命可以达到1000小时。在此条件下，TMW-24盘耐温可以达到710C，接近十年前粉末冶金技术的730C水平，超过1970年代中期以来最好的铸造-锻造技术的690C。

F-3战斗机