PW4000是一系列發動機的總名稱，是由普拉特·惠特尼引擎製造商製造的高涵道比大推力引擎。具體發動機型號則在PW(表示普惠公司研製的發動機)之後用4位數字表示，其中第1位數字“4”，表示普惠公司民用大推力系列發動機；第2位數字表示所裝飛機的公司代號，0表示波音公司，1表示空中客車公司，4表示麥道公司；第3、4位數字表示推力級，即該2位數乘以1000即為該發動機的以磅為單位的推力值。例如，PW4168表示用於空中客車的、起飛推力為68000 lb(30246daN)的發動機。
基本介紹
- 外文名：PW4000
- 用 途：適用於商用客機
- 類 型：高涵道比軸流式渦輪風扇發動機
- 國 家：美國
基本信息,研製情況,結構和系統,
基本信息
型 號：PW4000
用 途：民用
類 型：高涵道比，軸流式，渦輪風扇發動機
國 家：美國
廠 商：普拉特·惠特尼公司（Pratt & Whitney）
生產現狀：生產
裝機對象：
PW4000-94“ （A310-300，A300-600，B767，B747-400，MD-11）
PW4000-100”（A330）
PW4000-112“（B777）
研製情況
1982年12月8日，美國普拉特·惠特尼公司正式宣布將研製一種商業用大推力渦扇發動機PW4000。旨在取代該公司原用於B767-200、-300、-300ER，A310-200、-300、A300-600，B747-200B、-300等客機上的JT9D-7R4發動機，並滿足未來寬體客機的需要。為此，設計的目標是在發動機安裝尺寸不變的情況下，採用先進技術提高發動機性能(增加推力，降低耗油率)。
該機的設計工作於1983年7月結束，同年7～11月進行了高壓壓氣機的全尺寸試驗，結果證明該部件達到了預期性能。1984年4月，進行了首次台架試車，推力達27488daN。該機於1985年7月31日首次進行了裝備A300B的飛行試驗，1986年7月獲得推力24909daN級(即PW4052、PW4152)適航證，1988年4月獲推力26690daN級(即PW4158)適航證。1987年7月首次交付使用，裝備於B767-200、A310飛機。
該公司在發動機設計中採取了一系列有效措施，以加強該機在與其他發動機競爭中的優勢。首先，千方百計降低油耗，節約能源。為此，改善壓氣機和渦輪葉片的氣動性能，壓氣機中採用了可控擴散葉型；採用單晶材料，改善渦輪葉片的冷卻，降低冷卻空氣消耗量；增強發動機機匣剛性，採用主動間隙控制技術和高壓壓氣機“熱控”轉子系統等，使得該機與其前一代發動機JT9D-7R4相比，在外廓尺寸不變的條件下，耗油率至少降低7%。其次，還力爭使發動機簡單、可靠，採用整體精鑄複雜構件。PW4000共有約25000個零件，比JT9D-7R4減少一半，其中葉片減少23%，安裝邊減少20%，導管和支架減少30%，緊固件減少2600個。設計中十分強調繼承性。保持了與JT9D-7R4相同的外徑、總長及安裝節點，以便能在飛機上替換JT9D-7R4發動機，並可使用相同的安裝和輔助設備，減少維修費用25%以上。
PW4000發動機設計中還充分利用了該公司在節能發動機(E3)技術計畫和PW2037發動機中的新技術，如最先進的氣動設計方法和完善的空氣冷卻系統、單晶渦輪葉片材料和全權數字式電子控制系統等。這些經過考驗的新技術的採用大大縮短了研製周期，提高了該的先進性及其在競爭中的地位。
在PW4000系列增大推力的過程中，採取了一條低風險的衍生髮展途徑，即在現有發動機1000萬飛行小時的經驗基礎上進行低風險的改進，以便得到推力範圍從22240daN到44480daN的一系列高可靠性、大推力發動機。實現推力增長所進行的重要的發動機改動是：加大風扇直徑以提高發動機涵道比及空氣流量；增加低壓壓氣機級數以提高總壓比與進入核心機的空氣流量；相應地增加低壓渦輪的級數以驅動大直徑風扇及增多級數的低壓壓氣機。
PW4052/4152/4056/4156 為PW4000系列發動機初始型，風扇直徑2390mm，其中PW4152、4156和4056於1986年7月9日取得FAA頒發的適航證，PW4052於1986年10月13日取得適航證。
PW4158 風扇直徑2390mm，1988年4月29日獲適航證。
PW4060/4160/4460 風扇直徑2390mm，1988年10月21日獲適航證。
PW4050 風扇直徑2390mm，1989年10月12日取得適航證。
PW4060 風扇直徑2390mm，1990年3月30日取得適航證。
PW4156A 風扇直徑2390mm，1991年8月6日取得適航證。
PW4062/4162 風扇直徑2390mm，1992年1月7日取得適航證。
PW4164/4168 風扇直徑2540mm，比PW4000的大150mm，低壓壓氣機比PW4000的增加1級，為5級，低壓渦輪增加1級為5級。PW4168發動機高壓渦輪上採用了先進的單晶合金，高溫陶瓷材料和內部冷卻方案；高壓壓氣機、燃燒室和渦輪與PW4000的基本一樣。於1993年8月取得適航證，裝PW4168的A330於1993年10月首飛，1994年6月取得歐洲適航當局頒發的適航證。又在1995年6月獲得180min雙發延程飛行(ETOPS)批准，並於1994年12月投入航線使用。
PW4074/4084 風扇直徑為2850mm，低壓壓氣機6級，低壓渦輪7級。高壓壓氣機靜子結構和高壓渦輪材料作了改進。以承受更高的溫度和壓力。風扇為空心無凸台的寬弦鈦合金葉片，壓氣機轉子葉片仍採用可控擴散葉型，燃燒室為浮壁式結構，高壓渦輪轉子葉片採用單晶材料，導向器葉片還採用高效率的徑向梯度葉型。該機於1994年4月取得美國聯邦航空局頒發的適航證書，取證推力為37370daN，同年6月12日裝在B777飛機上進行了歷時3h48min的首次飛行。裝PW4084的B777於1995年4月取得適航證，1995年5月向美國聯合航空公司交付了第1架飛機，1995年6月7日正式投入營運，同時獲得180min雙發延程飛行的批准。
結構和系統
進 氣 口 環形，固定唇口。內襯有消聲材料。鈦合金機匣。
風 扇 單級軸流式。鈦合金輪轂上裝有38片帶凸台窄弦轉子葉片(PW4084為無凸台的寬弦空心葉片)，風扇排氣涵道的收斂度大，以減少氣流流過靜葉的氣動力損失。壓比為1.66～1.76。
低壓壓氣機 4級軸流式。PW4168和PW4084分別為5級和6級(採用可控擴散葉型轉子葉片)。鼓筒式焊接鈦合金轉子用螺釘固定在風扇盤上。最大轉速為4012r/min。
高壓壓氣機 11級軸流式。採用可控擴散轉子葉型，進口導流葉片和前3級整流葉片可調。第1～8級轉子葉片為鈦合金，第9～11級為鎳基合金。其中第9級有108片。2～7級、8～11級分別作成整體電子束焊鼓筒式轉子，然後用螺栓連線成一體。採用了“熱控”轉子設計技術，以實現主動間隙控制。最大轉速除PW4052和PW4152為10300r/min外，其餘均為10450r/min。
燃 燒 室 短環形。擴散機匣為整體鑄造，滾軋成型火焰筒。24個氣動霧化噴油嘴，長度比JT9D-7R4縮短106mm。PW4084採用浮壁式燃燒室。
高壓渦輪 2級軸流式。空心冷卻。採用三維流計算方法設計，改善了根部流動，提高了效率。採用陶瓷外空氣封嚴和主動間隙控制技術。輪盤為熱等靜壓MERL76鎳基合金，第1級葉片為PWA1480單晶材料，第2級為PW1422定向凝固材料。導向器葉片有陶瓷塗層。
低壓渦輪 4級軸流式(PW4168和PW4084分別為5級和7級)。採用三維流計算方法設計。轉子葉片不冷卻，材料為鎳基合金。
尾 噴 管 固定面積。Inconel材料，帶一個大的整流尾錐。外涵道上裝有反推力裝置。
控制系統 全權數字式電子控制系統，該系統具有多種功能，可控制“熱控”轉子、渦輪冷卻空氣、發動機慢車及瞬態工作時燃油流量、高壓壓氣機進口導流葉片等，並可與飛機其他系統組成綜合控制和監控系統。可對推力進行精確調節。
技術數據
最大起飛推力(daN)
PW4056 25274
PW4156 24940
PW4152 23159
PW4052 23159
PW4158 25830
PW4060 26720
PW4460 26720
PW4160 26688
PW4050 22240
PW4060A 22240
PW4156A 24909
PW4062 27578
PW4462 27578
PW4168 30200
PW4084 37310
巡航耗油率[H=10700m, M=0.84, kg/(daN·h)]
PW4000 0.602
推重比
PW4000 5.5
PW4168 4.7
PW4084 6.0
空氣流量(kg/s)
PW4000 802
涵道比(巡航)
PW4052/4152 5.0
PW4156/4056 4.9
PW4158/4060/4460/4062/4462 4.8
PW4168 5.1
PW4084 6.4
總增壓比
PW4052/4152 27.5
PW4056/4156 30.0
PW4158 30.6
PW4060/4460 31.1
PW4062 32.0
PW4462 32.5
PW4168 32.0
PW4084 34.2
渦輪進口溫度(℃)
PW4000 1301
直徑(mm)
PW4000 2469
長度(mm)
PW4000 3901
PW4168 4143
PW4084 4868
質量(kg)
PW4000 4264
PW4168 6509
PW4084 6603
