F107/F112/F121涡轮风扇发动机

F107-WR-101

牌　　号　F107/F112/F121
用　　途　军用涡扇发动机
类　　型　涡轮风扇发动机
国　　家　美国
厂　　商　威廉斯国际公司
生产现状　生产
装机对象　F107-WR-100　AGM-86A。
　　　　　F107-WR-101　AGM-86B。
　　　　　F107-WR-102　AGM-109。
　　　　　F107-WR-103　AGM-86C。
　　　　　F107-WR-400　BGM-109。
　　　　　F107-WR-402　AGM/BGM-109。
　　　　　F112-WR-100　AGM-129。
　　　　　F121-WR-100　AGM-136。

研制情况

　　F107/F112是美国威廉斯国际公司为巡航导弹研制的小型涡轮风扇发动机。它由WR19发动机发展而来。WR19是WR2发动机核心机的改型。第1台WR19发动机于1967年首次试验。70年代初接受了美国空军的一项140万美元的合同，用于进一步研制这种发动机。发动机很快在原型弹上进行了试飞。并从1972年底到1973年初进行了竞争性试验，结果威廉斯公司取胜。后来巡航导弹项目被取消，故发动机的研制工作也搁置起来，直到1974年2月美国正式宣布研制巡航导弹时，WR19系列的研制工作才又恢复，并发展了军用型F107。1975年10月，F107的飞行试验开始，1976年1月试验结束，1976年9月通过定型试验并正式投产。以后，陆续研制出多种改型。
　　F107/F112的设计特点是耗油率低，一般在0.61kg/daN/h左右；飞行重量(包括附件)仅50kg，推重比大，为4以上。再加上它的适用范围广、成本低，所以其发展一直处于领先地位。发动机的贮存寿命为10年，工作寿命为50h左右。它主要用于一次使用的巡航导弹和其他飞行器。但在作试验用时，可以用降落伞收回，稍加修理后可再次使用。
　　F107-WR-100　和民用型WR19的大小相同，但重量减轻5kg。
　　F107-WR-101　长度比F107-WR-100增加400mm，其定型试验于1978年10月开始。
　　F107-WR-102　为通用动力公司“战斧”空射巡航导弹研制。
　　F107-WR-103　为通用动力公司“战斧”地面和海面发射巡航导弹研制。为适应更高的涡轮进口温度，在涡轮段采用了新材料，另外设计了新进气口以减少在大攻角飞行时所产生的附加损失，压气机及涡轮转子叶片的气动性能也因为采用了新技术而大大改进。F107-WR-103发动机使用了大量陶瓷涂层，而且还有可能要使用陶瓷材料或金属/陶瓷复合材料涡轮转子。
　　F107-WR-104　是原型WR19的一个可能的改进型，推力达533daN。
　　F107-WR-105/401　计划通过使用金属陶瓷涡轮、燃烧室、静子、喷管和薄壁构件，使推力增加到622daN，推重比将超过10。为减轻重量，将采用石墨聚酰亚胺复合材料机匣、轴及压气机转子。该发动机可用以改装所有现在使用F107的空中发射、海面发射和地面发射的巡航导弹。预计1994年可供使用。
　　F107-WR-400/402　同F107-WR-101，1976年6月5日首次装于“战斧”上，由A-6A飞机空中发射。
　　F112-WR-100　它是F107-WR-103的美国空军编号。
　　F121-WR-100　为威廉斯国际公司目前最小的发动机，用于AGM136空中发射导弹。

F112-WR-100

(F107/F112)
进 气 口　整体式锥形进气口，后接平直的环形通道。机匣和进气锥之间有4个支板。

风　　扇　2级轴流式。每级叶片和盘均为17-4PH不锈钢整体铸件。风扇转速为35500 r/min，压比为2.08。

低　　压

压 气 机　2级轴流式。整体结构。它和2级风扇装在同一根轴上，并由低压涡轮驱动。转子由粉末金属钛制成，压比1.70。

高　　压

压 气 机　1级离心式，由高压涡轮驱动。叶轮是PM铸造钛材料，压比为3.89，转速64000r/min。为在机动时减少陀螺力矩、高、低压转子设计成反方向旋转。机匣是两段式结构，两段之间由螺钉连接，前端罩着低压轴流式压气机，后段罩着高压离心式压气机。

燃 烧 室　环形折流式。整体机匣。单个点火器。燃油从发动机前端的空心轴流入，向后流动，然后从高压压气机轴上的一个转动甩油盘喷射出。

高压涡轮　1级轴流式。非冷却的涡轮铸件由IN 100材料制成。带整体铸造环的涡轮导向器焊接在燃烧室的后部，成为一个组件。高压压气机排出空气冷却机匣衬套，以改进涡轮转子叶片尖部间隙控制。涡轮进口温度为954℃，涡轮叶片有冷却时，可达1093℃。

低压涡轮　2级轴流式。每级叶片和盘都是IN713LC的整体铸件。2级涡轮导向器为Haynes 31合金的整体铸件。

控制系统　机械液压式。控制起动、加速、减速和稳态转速。

燃油系统　由1个增压和高压泵组件、1个机械液压式计量计算机和1个燃油切断活门组成。根据弹体制导系统来的电压信号调节慢车和最大转速。

滑油系统　完全独立的系统，由1个压力泵、3个回油元件、1个0.615L的滑油箱、1个油滤和燃油-滑油散热器组成。3个回油元件分布在两个涡轮端轴承集油槽内和1个齿轮箱内。

起动点火
系　　统　起动和点火同时完成。1个装有固体药柱的点火器，也是起动器。利用固体火药燃烧产生的火焰和燃气进行点火和起动。火焰从起动器喷出后直接进入燃烧室点火，而燃气从起动器喷出直接冲击高压涡轮。火药燃烧时间规定为6s，变化范围为5～9s。

支承系统　低压轴由1、2、5和6号轴承支承。1号是滚珠轴承，放在第1级风扇后面，通过第1级静子叶片传力。2号轴承在低压压气机后面，5号轴承在低压涡轮前面，6号轴承在低压涡轮后端，它们均为滑油润滑的滚棒轴承。高压轴套在低压轴上，由3和4号轴承支承。3号轴承放在前面，是滚珠轴承，放在高压压气机叶轮和附件传动斜齿轮之间。4号轴承在高压涡轮之前。

额定推力(daN)
　　F107-WR-101/400/402　　　　　267
　　　　-WR-103　　　　　　　　　444
　　　　-WR-104　　　　　　　　　533
　　　　-WR-105/401　　　　　　　622
　　F112-WR-100　　　　　　　　　333
　　F121-WR-100　　　　　　　　　67
巡航耗油率[亚音速，H=9000m, kg/(daN·h)]
　　F107　　　　　　　　　　　　 0.611
推重比
　　F107-WR-105/401　　　　　　　10
空气流量(kg/s)
　　F107　　　　　　　　　　　　 6.2
涵道比　　　　　　　　　　　　　 1.0
总增压比　　　　　　　　　　　　 14.5
涡轮进口温度(℃)　　　　　　　　 954
最大直径(mm)
　　F107-WR-400　　　　　　　　　304
　　F121-WR-100　　　　　　　　　211
长度(mm)
　　F107-WR-100　　　　　　　　　800
　　　　-WR-400　　　　　　　　　937
　　　　-WR-101　　　　　　　　　1232
　　　　-WR-100　　　　　　　　　660
质量(kg)
　　F107-WR-400　　　　　　　　　65
　　　　-WR-100　　　　　　　　　59
　　　　-WR-101　　　　　　　　　64
　　F121-WR-100　　　　　　　　　19