陳光/文

型號核心機是針對特定的型號而研制的核心機，在型號驗證機研制階段將直接應用或稍加修改地應用該核心機。

原則上講，如果能發展一臺采用高循環參數、高新技術裝備的高性能核心機，在保持該核心機基本幾何參數不變的條件下，通過改變風扇或低壓壓氣機的級數和直徑、渦輪的冷卻和材料等來改變發動機的主要循環參數，如增壓比、涵道比、空氣流量、渦輪前燃氣溫度等，則可發展一系列的發動機包括渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機以及地面及艦船用的動力。

另外，按照相似理論放大、縮小，可以將核心機尺寸加大或縮小，以改變發動機的推力或功率大小，從而獲得不同性能和用途的發動機。這種派生發展系列化的方法風險小，零件通用性好，有利于降低設計、生產成本和維修費用。

因此，一些著名的航空發動機公司在20世紀60年代中均開展了高性能核心機或燃氣發生器的研制工作，并取得可觀的效果。例如，美國通用電氣公司于20世紀60年代中期接受美國空軍的委托，開展了編號為GE9的“第二代先進渦輪發動機燃氣發生器”的發展工作。

由于發展了該燃氣發生器（即核心機），因此，1969年GE公司在爭奪用于“先進有人駕駛戰略轟炸機”（即后來命名為B-1的轟炸機）的發動機競爭中取勝，并在1970年6月取得美國空軍研制用于B-1轟炸機的發動機合同。

該公司在GE9燃氣發生器的基礎上，配上2級風扇、2級低壓渦輪與加力燃燒室研制了F101加力式渦輪風扇發動機，該發動機的涵道比為2.01，總壓比為26.5，渦輪前燃氣溫度為1371℃，F101于1976年9月完成了定型試驗。裝F101發動機的B-1B轟炸機于1986年中交付美國空軍投入使用。

圖8-8、采用B-1轟炸機用的F101渦輪風扇發動機的核心機發展成的用于F-15、F-16的F110加力式渦輪風扇發動機

20世紀70年代中期，通用電氣公司在F101核心機的基礎上發展了推力較小的F404發動機，裝F404的F-5G于80年代初進行了首飛。

隨后，F-117選用了不帶加力燃燒室的F404作為它的動力，80年代后期，美國海軍選用了F404-GE-400作為F/A-18戰斗攻擊機的動力。

20世紀80年代初期，美國空軍鑒于當時用于F-15、F-16戰斗機的F100可靠性較差，影響飛機的正常使用，于是讓通用電氣公司發展一種與F100相當的發動機，以便為F-15、F-16擇優選用發動機創造條件。

通用電氣公司利用F101的核心機，配上直徑減小（由1.397m減至1.181m）、級數由2級增加為3級的風扇，發展了可用于F-15、F-16的F110發動機（圖8-8）。

F110涵道比為0.87，總壓比為30.4，于1985年初定型，并裝于F-16上交付美國空軍使用，后來又裝到F-15上使用，從而形成了美國空軍同一型戰斗機有二家公司的發動機競爭的局面，改變了一型飛機只有一家發動機公司壟斷的現象。

1971年底，法國國營航空發動機研究制造公司決定與通用電氣公司合作，發展一種能滿足20世紀80年代旅客機低油耗、低噪聲、低排污要求的發動機。

1971年底二家公司決定，在采用F101核心機的基礎上聯合研制推力為100kN級的高涵道比渦輪風扇發動機。1974年9月兩公司按投資比例50%：50%組成了CFMI國際公司，研制上述發動機并將發動機命名為CFM56。

1979年11月CFM56第一個型號CFM56-2同時取得美、法兩國的適航證，并換裝了四發DC-9旅客機的JT8D發動機，飛機的名稱改為DC-8超70；

CFM56-2還用于美國空軍的KC-135R、C-135FR加油機，E-3、KE-3、E-6預警機上。

由于CFM56的核心機采用先進的F101核心機，一方面縮短了研制周期，另一方面，更重要的是發動機各方面的性能均較好，因此很快發展了用于波音737旅客機的CFM56-3型發動機，將波音737原用的JT8D發動機換成CFM56-3后，飛機改名為波音737-300，這型飛機目前是世界上使用最多的中程旅客機。后又發展了用于A320、A340旅客機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發動機的訂單已超過15300臺，交付的發動機則超過一萬三千余臺。

圖8-9示出了通用電氣公司用同一核心機發展用于B-1轟炸機的F101加力式渦輪風扇發動機，用于F-15、F-16戰斗機的F110加力式渦輪風扇發動機，用于波音737雙發旅客機的CFM56-3高涵道比渦輪風扇發動機的示意圖，該圖是按同一比例畫出的（圖中未示出F404發動機）。

圖8-10示出CFM56系列發動機發展過程。圖正中所示為CFM56系列發動機的第1個型號CFM56-2，它采用了渦輪風扇發動機F101的核心機作為核心機，配上一個葉尖直徑為1.727m的風扇及三級增壓壓氣機，4級低壓渦輪組成了一臺高涵道比渦輪風扇發動機，推力為139～151kN，1979年投入使用，取代DC-8四發旅客機原用的JT8D渦輪風扇發動機，換發后的飛機改名為DC-8超70（-71、-72、-73）。

CFM56-2還用于波音707旅客機改型的飛機如KC-135加油機，E-3、KE-3、E-6預警機等上。

隨后，將風扇葉尖直徑減小為1.524m，并將風扇葉片由原帶葉冠的設計改成帶中間突肩的設計，由此使葉片數由46片減少為38片，發動機其它部分基本未變，發展成推力為82.4～104kN的CFM56-3型發動機，耗油率同于－2型的。CFM56-3用于換裝波音737-200雙發旅客機的JT8D發動機，換發后的飛機命名為波音737-300型，1984年投入使用，后來又用于波音737-400、-500旅客機上。

在CFM56-3的基礎上，將風扇葉尖直徑增加到與-2型相同的直徑（即1.727m）但葉片結構維持-3型的設計（即葉片帶中間突肩的設計）；同時將高壓壓氣機、高、低壓渦輪的全部葉片用三維氣動設計方法重新進行了設計，使部件效率提高；第1次將全功能數字式發動機控制系統（FADEC）用于CFM56發動機上，發展了用于A319/A320雙發客機的CFM56-5A，其耗油率比CFM56-3低11.2%，1987年投入使用。

圖8-9、通用電氣公司用同一臺核心機發展用途各異的三型渦輪風扇發動機

在CFM56-5A的基礎上，將風扇葉尖直徑增大到1.828m，重新設計了風扇葉片，對一些零、組件作了些改進，采用了第2代FADEC，發展成推力為139～151kN、耗油率比-3型的低16.2%的CFM56-5C發動機，此發動機用于4發旅客機A340，于1991年投入使用。

在CFM56-5C的基礎上，將風扇葉尖直徑減小到與-5A相同的直徑（即1.727m），采用了-5C的核心機，對風扇葉片的葉片型面的氣動設計作了改進，發展成推力為98～139kN、耗油率與-5A相當的CFM56-5B型發動機，用于雙發旅客機A319、A320、A321上，于1993年投入使用。

隨后，采用CFM56-5B的核心機及低壓渦輪、CFM56-3的總體布局，并采用寬弦無突肩的風扇葉片，并將風扇葉尖直徑改成1.549m（即大于-3型的、小于-5B型的）發展成推力為82.4～117kN的CFM56-7型發動機，用于波音737-500、-600、-700雙發旅客機，于1997年投入使用。此發動機的生產成本比-3型的低15%。

圖8-10、CFM56系列發動機發展過程示意圖

由圖8-10可以看出，在近20年時間內，CFM56發動機在采用了一種性能好的核心機后，通過改變風扇直徑，改進部件性能等措施后，發展了推力復蓋82.4kN至151kN范圍、用于波音737-300、-400、-500、-600、-700，A319、A320、A321、A340等旅客機及KC-135加油機，E-3、KE-3、E-6預警機等一系列飛機用的發動機系列的事例，充分說明了發展性能優良的核心機的重要性。

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