主题：【原创】漫谈涡扇发动机系列之燃烧室 -- 毛驴骑士

D-27(Д-27)

结构形式:三转子桨扇发动机。

功率:10440ekW。

现状:生产。

价格:300万美元（2004年）。

用途:用于安-70、安-70T、安-180、别-42和其他改进起降性能的高经济性客机和货机。

研制概况

伊伏琴柯“进步”机械制造设计局（现为乌克兰扎波罗什“进步”机械制造设计局）于20世纪80年代中期对中等运输机和其发动机进行了充分调研后开始D-27发动机的设计工作。该设计局与航空研究院的发动机和螺旋桨设计人员共同进行该发动机的研究和设计。结果表明：由于使用中的常规涡轮螺旋桨发动机安装了大直径螺旋桨，不可能满足中等运输机对未来动力的要求，因此，需要设计一种新的发动机；如果采用小直径的螺旋桨，在高巡航速度下要提高发动机的效率，只有大大改进常规发动机的设计。最后的结论是，需要研究一种介于螺旋桨和风扇之间的混合结构，这种结构与风扇和螺旋桨在设计上都不同，但看上去很像螺旋桨，这就是桨扇。

每种发动机都有它各自的优点和不足，试图将不同发动机的优点结合在一起可能会得到许多好处，但根据航空历史记载，许多故障都是这种结合造成的。通过大量研究，设计人员基本确定了D-27发动机是什么样子和有什么样的基本部件。这种构思导致D-27发动机的构型是同心轴式的发动机，并采用宽弦的弯刀形桨叶的桨扇。

桨扇不同于现有发动机采用的螺旋桨。当现有螺旋桨转速为10000r/min时，叶尖气流相对速度达到声速，这对阻力和声学特性都不利。桨扇的弯刀形桨叶有助于大大降低叶尖气流相对速度、气动阻力和声扰动。双排对转桨扇具有高巡航速度时的高飞行效率的优点，与单排桨扇相比，双排桨扇的效率高10%。双排桨扇还能大大减少出口气流扭转，这样在保证机翼周围气流流场和增加机翼升力的同时，进一步提高了效率。另外，桨扇对转可使旋转负荷达到平衡，因此也减少了机身载荷。通过大量研究和试验表明前排采用8个桨叶和后排采用6个桨叶的布局可达到最佳特性。

设计局为D-27发动机设计了一种新的减速齿轮箱，它是将新技术与改进的得到充分验证的AI-20和AI-24发动机的减速器结合在一起的产物。它的单位功率在现有发动机中是独一无二的。为进行试验，D-27发动机的原型机D-236T是从D-36涡轮风扇发动机和D136涡轮轴发动机派生的。

在D-27设计的同时，前苏联国防部要求安东诺夫设计局设计新一代军用运输机安-70，以取代安-12飞机。根据所采用的前沿技术和材料，安-70是一种先进的飞机，其核心是发动机。为满足军方确定的规范，新发动机和一些部件还必须进行修改，重点强调从D-236T原型机研制中得到的经验。结果使D-27发动机的燃气温度和压力增加，最后发动机在保持原来尺寸情况下大大提高了功率。

D-27是一种可视情况维修的发动机，发动机上安装了新的检查设备，它可以连续进行26个发动机参数和40个双态信息监定、识别故障和将信息传送到驾驶舱显示器上，进行飞行前准备和进行发动机起动与起飞控制。内装的传感器也能传递有关发动机的参数。

在飞机起落时，D-27能提供两倍的机翼升力能力，因此，飞机可在短跑道上起落。

1988年，D-27发动机开始台架试验，1990年开始在伊尔-76飞行试车台上进行飞行试验，1993年，4台D-27发动机安装在首架安-70飞机原型机上试飞。D-27是目前世界上唯一投入使用的桨扇发动机。

为研制D-27发动机，扎波罗什“进步”机械制造设计局制造了6台试验发动机，总计进行了超过6000h地面和飞行试验。该发动机台架试验时还进行了当量循环模拟试验，即只用5~7min试验来模拟相当于1.5h的飞行，这样减少了大量试验时间。

该发动机的主要优点是：发动机在各种状态下具有良好的经济性、可靠性和低故障率；具有较长的寿命；较低的制造和维护工作量；较少的污染排放和较低的噪声水平。

参加该发动机设计的还有俄罗斯中央航空发动机研究院和中央空气流体动力学研究院的专家。根据俄罗斯与乌克兰之间达成的政府间协议，D-27发动机的批生产将在乌克兰的斯奇发动机公司、俄罗斯的乌发科学生产联合企业和莫斯科的“礼炮”机械制造联合企业同时进行。桨扇在莫斯科近郊斯图皮诺的“航空力量”科学生产联合企业生产，电子控制系统在乌发“闪电”科学生产联合企业制造，而独特的减速器在莫斯科的“礼炮”机械制造联合企业生产。

为解决财政拨款困难，设计局与许多国家（德国、奥地利、意大利）签订了合作制造D-27发动机和安-70飞机的协议。在这一协议范围内，德国的MTU公司协助制造更加可靠的发动机涡轮组件和电子控制系统。

D-27是为安-70及其改进型飞机设计的，特别是安-70T飞机，它也可用于别-42和安东诺夫设计局正在研制中的先进的安-180宽体飞机。

正在研制中的D-27发动机的改型包括将用于新一代远程运输机的D-727M超高涵道比涡轮风扇发动机和用于重型直升机的D-127自由涡轮式涡轮轴发动机。

结构和系统

桨扇两排对转的SV-27桨扇，由Aerosila公司研制，直径4.5m。左转的前排有8个桨叶，吸收大部分的功率并提供大部分的推力。右转的后排有6个桨叶。桨叶用先进复合材料制造，相对厚度大大减小。桨叶前缘呈弯刀形，设有电防冰条和防磨涂层。这种桨扇在高速巡航时的效率高，噪声小。起飞转速为1000r/min，巡航转速850r/min。低压压气机5级轴流式（D-36、D-136和D-436为6级），进口导向叶片和前面两级静子叶片可调。高压压气机2级轴流加1级离心组合式，完全突破过去的传统。燃烧室环形。火焰筒头部径向向外偏斜，呈倒锥状。空气从绕火焰筒外周的高压压气机扩压器进入。排放物低于国际民航组织的标准。燃油喷嘴对角分布，转折90°进入燃烧室。两个径向高能点火器。高压涡轮1级轴流式，带气冷单晶叶片。转子叶片的冷却方式为气膜加对流。低压涡轮1级轴流式。自由涡轮4级轴流式。通过长套轴传动两级行星减速器。减速器有对转输出轴。带推力计。尾喷管固定面积喷口。喷管向下倾斜。附件安装在三个附件齿轮箱上。一个在压气机机匣下，由高压压气机驱动；两个安装在进气机匣的上下，由主减速器驱动。控制系统双余度双通道的全权数字式发动机电子控制系统。根据飞行环境，在综合飞行控制系统给出的指令下，在所选用的功率下自动控制发动机和桨扇。自动控制系统除了保持所要求的功率外，还执行20多种功能，包括自检测。当电子系统发生故障时，备用的液压机械系统工作，以保证驾驶员安全完成飞行。起动系统发动机的起动为自动起动，并且由辅助动力装置、机场压缩空气站或发动机的空气涡轮起动机起动。

技术数据

起飞功率（ekW）10440

最大连续功率（ekW）8350

最大巡航功率（ekW）5053

起飞耗油率［kg/(ekW·h）］0.170

最大连续耗油率［kg/（ekW·h）］0.174

最大巡航耗油率［kg/(ekW·h）］0.130

功重比（ekW/daN)4.63

空气流量（kg/s）27.4

总增压比29.25

涡轮进口温度（℃）1367

长度（包括桨扇，mm）4200

干质量（kg）2300

1650（不带桨扇）

2300（带桨扇）