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日本擬2030新戰機F-3進展——高性能發動機材料實現耐久性

2016-01-28 10:56:15 作者：本網整理來源：

昨日中國國防科技信息網報道，日本擬2030年裝備下一代戰機F-3發動機核心機驗證試驗正在緊密開展。日本工程人員正準備制造一臺該戰斗機配套發動機的驗證核心機，同時已經在超聲速下武器艙門的應用研究方面取得了很大進展。發動機核心機兩大單元體“發動機渦輪罩環和渦輪葉片” 是關鍵技術，重在發動機高耐久性設計。發動機渦輪罩環可能采用了陶瓷基復合材料（CMC），為碳化硅增強的陶瓷基體，耐溫能力優于金屬材料。渦輪導向葉片和工作葉片將采用鎳基單晶合金，渦輪盤材料為自主研發的TMW-24鎳鈷合金。

F-3戰斗機

據悉，日本防衛省技術研發本部（TRDI）表示在制造出發動機驗證核心機后，將逐步完成包括風扇和低壓渦輪在內的整臺發動機驗證。相比來說，F-3戰斗機在飛行性能方面更加強調耐久性和武器載荷。F-3戰斗機是一款采用腹部彈艙的重型戰斗機，可內置6枚與“流星”導彈尺寸相當的沖壓動力空空導彈。TRDI宣稱發動機研發的下一個步驟是制造和測試核心機，然后開展整機試驗。按原計劃，低壓壓氣機（風扇）和低壓渦輪的原型將在2017財年完成試驗，發動機原型機應在2018財年開始演示試驗，屆時日本政府也將據此決定F-3飛機是否繼續研發。

TRDI表示，發動機核心機的另外兩大單元體--壓氣機和燃燒室的試驗已經取得了很好的結果。每架F-3戰斗機將裝備兩臺該型發動機，其結構與美國F-22使用的F119發動機類似，采用雙軸對轉形式，包括3級風扇、6級高壓壓氣機、1級高壓和1級低壓渦輪。TRDI證實發動機高壓渦輪進口燃氣溫度將達到1800℃（3300F），發動機渦輪罩環可能采用了陶瓷基復合材料（CMC），為碳化硅增強的陶瓷基體，耐溫能力優于金屬材料。渦輪導向葉片和工作葉片將采用鎳基單晶合金，渦輪盤材料為自主研發的TMW-24鎳鈷合金。日本技術人員在5年前曾希望用陶瓷基復合材料材料制造導向葉片，而更具挑戰的工作葉片將采用金屬材料。日本研究人員建議渦輪轉子的TMW-24盤可以通過傳統的鑄造-鍛造工藝制造，而不是過去二三十年間常用的粉末冶金工藝。日本研究人員估計，TMW-24材料的渦輪盤在630兆帕的離心力下，壽命可以達到1000小時。在此條件下，TMW-24盤耐溫可以達到710C，接近十年前粉末冶金技術的730C水平，超過1970年代中期以來最好的鑄造-鍛造技術的690C。

F-3戰斗機