f100发动机和f110发动机-f100 f110发动机
陈光/文
型号核心机是针对特定的型号而研制的核心机，在型号验证机研制阶段将直接应用或稍加修改地应用该核心机。
原则上讲，如果能发展一台采用高循环参数、高新技术装备的高性能核心机，在保持该核心机基本几何参数不变的条件下，通过改变风扇或低压压气机的级数和直径、涡轮的冷却和材料等来改变发动机的主要循环参数，如增压比、涵道比、空气流量、涡轮前燃气温度等，则可发展一系列的发动机包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机以及地面及舰船用的动力。
另外，按照相似理论放大、缩小，可以将核心机尺寸加大或缩小，以改变发动机的推力或功率大小，从而获得不同性能和用途的发动机。这种派生发展系列化的方法风险小，零件通用性好，有利于降低设计、生产成本和维修费用。
因此，一些著名的航空发动机公司在20世纪60年代中均开展了高性能核心机或燃气发生器的研制工作，并取得可观的效果。例如，美国通用电气公司于20世纪60年代中期接受美国空军的委托，开展了编号为GE9的“第二代先进涡轮发动机燃气发生器”的发展工作。
由于发展了该燃气发生器（即核心机），因此，1969年GE公司在争夺用于“先进有人驾驶战略轰炸机”（即后来命名为B-1的轰炸机）的发动机竞争中取胜，并在1970年6月取得美国空军研制用于B-1轰炸机的发动机合同。
该公司在GE9燃气发生器的基础上，配上2级风扇、2级低压涡轮与加力燃烧室研制了F101加力式涡轮风扇发动机，该发动机的涵道比为2.01，总压比为26.5，涡轮前燃气温度为1371℃，F101于1976年9月完成了定型试验。装F101发动机的B-1B轰炸机于1986年中交付美国空军投入使用。
图8-8、采用B-1轰炸机用的F101涡轮风扇发动机的核心机发展成的用于F-15、F-16的F110加力式涡轮风扇发动机
20世纪70年代中期，通用电气公司在F101核心机的基础上发展了推力较小的F404发动机，装F404的F-5G于80年代初进行了首飞。
随后，F-117选用了不带加力燃烧室的F404作为它的动力，80年代后期，美国海军选用了F404-GE-400作为F/A-18战斗攻击机的动力。
20世纪80年代初期，美国空军鉴于当时用于F-15、F-16战斗机的F100可靠性较差，影响飞机的正常使用，于是让通用电气公司发展一种与F100相当的发动机，以便为F-15、F-16择优选用发动机创造条件。
通用电气公司利用F101的核心机，配上直径减小（由1.397m减至1.181m）、级数由2级增加为3级的风扇，发展了可用于F-15、F-16的F110发动机（图8-8）。
F110涵道比为0.87，总压比为30.4，于1985年初定型，并装于F-16上交付美国空军使用，后来又装到F-15上使用，从而形成了美国空军同一型战斗机有二家公司的发动机竞争的局面，改变了一型飞机只有一家发动机公司垄断的现象。
1971年底，法国国营航空发动机研究制造公司决定与通用电气公司合作，发展一种能满足20世纪80年代旅客机低油耗、低噪声、低排污要求的发动机。
1971年底二家公司决定，在采用F101核心机的基础上联合研制推力为100kN级的高涵道比涡轮风扇发动机。1974年9月两公司按投资比例50%：50%组成了CFMI国际公司，研制上述发动机并将发动机命名为CFM56。
1979年11月CFM56第一个型号CFM56-2同时取得美、法两国的适航证，并换装了四发DC-9旅客机的JT8D发动机，飞机的名称改为DC-8超70；
CFM56-2还用于美国空军的KC-135R、C-135FR加油机，E-3、KE-3、E-6预警机上。
由于CFM56的核心机采用先进的F101核心机，一方面缩短了研制周期，另一方面，更重要的是发动机各方面的性能均较好，因此很快发展了用于波音737旅客机的CFM56-3型发动机，将波音737原用的JT8D发动机换成CFM56-3后，飞机改名为波音737-300，这型飞机目前是世界上使用最多的中程旅客机。后又发展了用于A320、A340旅客机CFM56-5型以及用于波音737-600、-700、-800、的CFM56-7型。
截至2002年8月，各型CFM56发动机的订单已超过15300台，交付的发动机则超过一万三千余台。
图8-9示出了通用电气公司用同一核心机发展用于B-1轰炸机的F101加力式涡轮风扇发动机，用于F-15、F-16战斗机的F110加力式涡轮风扇发动机，用于波音737双发旅客机的CFM56-3高涵道比涡轮风扇发动机的示意图，该图是按同一比例画出的（图中未示出F404发动机）。
图8-10示出CFM56系列发动机发展过程。图正中所示为CFM56系列发动机的第1个型号CFM56-2，它采用了涡轮风扇发动机F101的核心机作为核心机，配上一个叶尖直径为1.727m的风扇及三级增压压气机，4级低压涡轮组成了一台高涵道比涡轮风扇发动机，推力为139～151kN，1979年投入使用，取代DC-8四发旅客机原用的JT8D涡轮风扇发动机，换发后的飞机改名为DC-8超70（-71、-72、-73）。
CFM56-2还用于波音707旅客机改型的飞机如KC-135加油机，E-3、KE-3、E-6预警机等上。
随后，将风扇叶尖直径减小为1.524m，并将风扇叶片由原带叶冠的设计改成带中间突肩的设计，由此使叶片数由46片减少为38片，发动机其它部分基本未变，发展成推力为82.4～104kN的CFM56-3型发动机，耗油率同于－2型的。CFM56-3用于换装波音737-200双发旅客机的JT8D发动机，换发后的飞机命名为波音737-300型，1984年投入使用，后来又用于波音737-400、-500旅客机上。
在CFM56-3的基础上，将风扇叶尖直径增加到与-2型相同的直径（即1.727m）但叶片结构维持-3型的设计（即叶片带中间突肩的设计）；同时将高压压气机、高、低压涡轮的全部叶片用三维气动设计方法重新进行了设计，使部件效率提高；第1次将全功能数字式发动机控制系统（FADEC）用于CFM56发动机上，发展了用于A319/A320双发客机的CFM56-5A，其耗油率比CFM56-3低11.2%，1987年投入使用。
图8-9、通用电气公司用同一台核心机发展用途各异的三型涡轮风扇发动机
在CFM56-5A的基础上，将风扇叶尖直径增大到1.828m，重新设计了风扇叶片，对一些零、组件作了些改进，采用了第2代FADEC，发展成推力为139～151kN、耗油率比-3型的低16.2%的CFM56-5C发动机，此发动机用于4发旅客机A340，于1991年投入使用。
在CFM56-5C的基础上，将风扇叶尖直径减小到与-5A相同的直径（即1.727m），采用了-5C的核心机，对风扇叶片的叶片型面的气动设计作了改进，发展成推力为98～139kN、耗油率与-5A相当的CFM56-5B型发动机，用于双发旅客机A319、A320、A321上，于1993年投入使用。
随后，采用CFM56-5B的核心机及低压涡轮、CFM56-3的总体布局，并采用宽弦无突肩的风扇叶片，并将风扇叶尖直径改成1.549m（即大于-3型的、小于-5B型的）发展成推力为82.4～117kN的CFM56-7型发动机，用于波音737-500、-600、-700双发旅客机，于1997年投入使用。此发动机的生产成本比-3型的低15%。
图8-10、CFM56系列发动机发展过程示意图
由图8-10可以看出，在近20年时间内，CFM56发动机在采用了一种性能好的核心机后，通过改变风扇直径，改进部件性能等措施后，发展了推力复盖82.4kN至151kN范围、用于波音737-300、-400、-500、-600、-700，A319、A320、A321、A340等旅客机及KC-135加油机，E-3、KE-3、E-6预警机等一系列飞机用的发动机系列的事例，充分说明了发展性能优良的核心机的重要性。
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