JT15D是普拉特·惠特尼加拿大公司研制的中等涵道比、小推力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，可供小型商業(yè)或行政機(jī)使用。

JT15D-1于1966年6月開始設(shè)計(jì)，1967年9月23日進(jìn)行了首次臺(tái)架試車，1968年8月在CF-100飛機(jī)上開始試飛。那時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)為雙級(jí)高壓渦輪與單級(jí)低壓渦輪，推力為889daN。為滿足美國賽斯納飛機(jī)公司的要求，又將發(fā)動(dòng)機(jī)推力提高到978daN，同時(shí)將雙級(jí)高丈夫渦輪改為單級(jí)，單級(jí)低壓渦輪改為雙級(jí)。這種改型的發(fā)動(dòng)機(jī)于1969年初開始臺(tái)架試車，同年9月15日裝于賽斯納公司的“獎(jiǎng)狀”飛機(jī)上進(jìn)行第一次飛行試驗(yàn)。1970年7月16日又裝在法國的“帆艦”飛機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)，最后于1971年2月28日完成定型試驗(yàn)。

在JT15D的研制中，利用了美國普拉特·惠特尼公司研制JT9D的經(jīng)驗(yàn)和本公司對(duì)高壓比離心壓氣機(jī)長期研究的成果。這樣不僅使發(fā)動(dòng)機(jī)具有先進(jìn)的水平，而且也使研制周期縮短。從開始設(shè)計(jì)到第一次臺(tái)架試車僅用了一年零三個(gè)月；從第一次試車到完成定型僅用了三年半的時(shí)間。為進(jìn)一步滿足飛機(jī)制造商提出的提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力10%左右的要求，在JT15D-1定型之前，該公司即于1970年底開始JT15D-4發(fā)動(dòng)機(jī)的改型設(shè)計(jì)工作。在改型中既增大了推力，又使原有零部件減少，使D-1與D-4兩型發(fā)動(dòng)機(jī)有較多的通用零部件，充分利用了D-1型在試驗(yàn)中所積累的經(jīng)驗(yàn)。D-4型只在在D-1型風(fēng)扇后面的低壓軸上加了1級(jí)軸流壓氣機(jī)，以增大流過核心機(jī)的流量。發(fā)動(dòng)機(jī)長度相應(yīng)地增大了101.6mm。

JT15D為解決在低速和類似的飛行條件下鳥和其他外來物的吸入問題，建立了室內(nèi)的試驗(yàn)裝置，并且進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的小鳥吸入試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇葉片的損壞是驚人的，尤其是在葉中凸臺(tái)以上的部位。因高馬赫數(shù)(M數(shù))的設(shè)計(jì)要求使葉片的進(jìn)氣邊很薄，在這一部分葉型的彎度也很小。為了解決這一問題，將風(fēng)扇葉片進(jìn)行了加固，葉中凸臺(tái)一直延伸到葉片前緣，并在葉片上部區(qū)域再輔以小高度的軸向加強(qiáng)筋。在整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上用近2kg的大鳥作吸入試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)入離心壓氣機(jī)的一部分鳥體被吸進(jìn)了管式擴(kuò)壓器。吸入物的能量很大，以致使管式擴(kuò)壓器魚尾式的出氣邊破碎，并損壞了壓氣機(jī)的殼體。因此后來將壓氣機(jī)殼體壁面加厚了。

JT15D高壓壓氣機(jī)設(shè)計(jì)得比較先進(jìn)。單獨(dú)使用時(shí)單位級(jí)離心式增壓比可達(dá)6，出口切向速度達(dá)587m/s。在葉輪出口采用高效率的管式擴(kuò)壓器，因此效率可保持在0.777。

該發(fā)動(dòng)機(jī)有兩級(jí)風(fēng)扇渦輪，第1級(jí)采用整體鑄造。由于風(fēng)扇渦輪的強(qiáng)度問題不如壓氣機(jī)渦輪嚴(yán)重，工作溫度也較低，開始企圖對(duì)兩級(jí)風(fēng)扇渦輪都采用整體鑄造加工，然而第2級(jí)風(fēng)扇渦輪的葉片長，輪轂小，給整體鑄造帶來很大麻煩。為此，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，包括金相檢驗(yàn)、拉伸、蠕變以及疲勞等強(qiáng)度試驗(yàn)和葉輪的破壞試驗(yàn)，結(jié)果表明整體鑄造能獲得很好的材料性能。整體鑄造的第1級(jí)風(fēng)扇渦輪與一般加工方法得到的第2級(jí)風(fēng)扇渦輪相比，加工費(fèi)節(jié)省45%。

D-1/D-1A和D-4型的翻修壽命分別為3500h和3000h。JT15D的主要型別有：

JT15D-1/1A/1B　首批生產(chǎn)系列，1971年獲得適航證。1973年推力提高到978daN。

JT15D-4B　D-4的改型，高空性能較好。

JT15D-4C　D-4的改型，主要差別在于D-4C有維持飛機(jī)倒飛的滑油摻混裝置和燃油活門電子調(diào)節(jié)裝置。1982年獲得合格證。

JT15D-5　D-4的改型，增大了風(fēng)扇的增壓比和流量，并改進(jìn)了低壓壓氣機(jī)和高壓壓氣機(jī)。使巡航推力增加25%，耗油率降低3%。風(fēng)扇葉片采用了無中間凸臺(tái)、小展弦比的寬弦設(shè)計(jì)，而-4型的風(fēng)扇葉片有二道凸臺(tái)，高壓渦輪葉片和電子燃油調(diào)節(jié)器也得到了改進(jìn)。該型別于1977年開始研制，1978年4月第一次飛行，1983年初取得適航證。

JT15D-5A　風(fēng)扇和熱端部件性能比-5有所改進(jìn)。

JT15D-5C　JT15D系列的最新型別?；拖到y(tǒng)允許飛機(jī)倒飛。

軍用型具有專用的潤滑系統(tǒng)，提供反向飛行能力。最近取證的JT15D-5D發(fā)動(dòng)機(jī)在技術(shù)上又進(jìn)行了改進(jìn)。換裝了耐磨的鋁基凱復(fù)龍風(fēng)扇機(jī)匣、整體風(fēng)扇轉(zhuǎn)子和單晶高壓渦輪葉片。

用　途　軍用/民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

廠　商　普拉特·惠特尼加拿大公司

生產(chǎn)現(xiàn)狀　生產(chǎn)

裝機(jī)對(duì)象　JT15D-1/1A/1B　賽斯納“獎(jiǎng)狀”I。

JT15D-4/4B/4C/4D　 賽斯納“獎(jiǎng)狀”II、賽斯納獎(jiǎng)狀”S/II、“金剛石”I/IA、S.211、TG-10。

JT15D-5　T-47A、“比奇噴氣”400/400A。

JT15D-5A　 賽斯納“獎(jiǎng)狀”V。

JT15D-5B　 “比奇噴氣”400T/T-1A。

JT15D-5C　 S.211A。

JT15D-5D　 賽斯納“獎(jiǎng)狀”V超級(jí)型。

進(jìn) 氣 口　環(huán)形直接進(jìn)氣，用不銹鋼整體鑄造。無進(jìn)口導(dǎo)流葉片。薄合金鋼板焊接成的雙

層進(jìn)氣錐隨風(fēng)扇一起轉(zhuǎn)動(dòng)。利用壓氣機(jī)放出的熱空氣防冰。

風(fēng)　扇　JT15D-1/4為單級(jí)軸流式，有28個(gè)鈦合金風(fēng)扇葉片。葉高中間有阻尼凸臺(tái)與抗

外物凸肩，前者相互抵緊形成一環(huán)，后者相互間有間隙，JT15D-5采用無凸臺(tái)的

寬弦風(fēng)扇葉片，JT15D-5A采用改進(jìn)的風(fēng)扇。風(fēng)扇機(jī)匣均為不銹鋼制成。-1型轉(zhuǎn)

速為15480r/min，-4/4D型為16860r/min，其余為16540r/min。壓比為1.5。

壓 氣 機(jī)　低壓壓氣機(jī)為1級(jí)軸流式，與風(fēng)扇同軸。它也可看作1級(jí)輔助增壓級(jí)，不算低壓

壓氣機(jī)。高壓壓氣機(jī)為1級(jí)離心式，葉輪有16個(gè)全長葉片和16個(gè)半長葉片。-

1/1A/1B型轉(zhuǎn)速為31120r/min，-4型和-5/5A/5B/5C/5F型為31450r/min，-4B/4C/4D

型為31800r/min。

燃 燒 室　回流環(huán)形。耐熱鋼外套，鎳基合金聯(lián)焰管。-4型裝有12個(gè)雙油路離心式燃油噴

嘴，總壓恢復(fù)系數(shù)0.981，燃燒效率0.995。

渦　輪　軸流式。高壓1級(jí)，低壓2級(jí)。高壓渦輪有71個(gè)非冷卻的定向凝固轉(zhuǎn)子葉片。

低壓第1級(jí)采用整體鑄造，有61個(gè)轉(zhuǎn)子葉片；第2級(jí)有55個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。

尾 噴 管　固定面積噴管。尾錐與內(nèi)涵機(jī)匣通過6個(gè)支板焊在一起。內(nèi)、外涵分開排氣，不

進(jìn)行摻混。

控制系統(tǒng)　JT15D-1/4/4B/4D/5A為機(jī)液式控制。JT15D-4C/5/5C改用JFC118或JFC119電子

控制系統(tǒng)。

燃油系統(tǒng)　燃油泵出口壓力4480kPa。使用JP-1、JP-4和JP-5燃油。

滑油系統(tǒng)　綜合滑油系統(tǒng)。齒輪泵出口壓力552kPa。油箱容積為9.0L?；鸵?guī)格為PWA521 II

型，CPW202。

起動(dòng)系統(tǒng)　空氣渦輪起動(dòng)機(jī)或起動(dòng)發(fā)電機(jī)。

點(diǎn)火系統(tǒng)　火花塞點(diǎn)火器。位置在5點(diǎn)和7點(diǎn)時(shí)鐘位置(從后向前看)。

支承系統(tǒng)　高壓轉(zhuǎn)子由2個(gè)軸承支承，離心葉輪前為滾珠軸承，離心葉輪與高壓渦輪間為滾

棒軸承，低壓轉(zhuǎn)子由3個(gè)軸承支承，風(fēng)扇盤后為滾珠軸承，低壓渦輪前、后各有

1滾棒軸承，其中渦輪前滾棒軸承為一中介軸承。

起飛推力(daN)

JT15D-1/1A/1B　979

-4/4B/4C/4D　 1112

-5/5A/5B　1290

-5C　 1419

-5D　 1290

最大連續(xù)推力(daN)

JT15D-1/1A/1B　930

-4/4B/4C/4D　 1056

-5/5A/5B　1290

-5C　 1419

-5D　 1290

起飛耗油率[kg/(daN·h)]

JT15D-1/1A/1B　0.551

-4/4B/4C/4D　 0.573

-5/5A/5B　0.562

-5C　 0.584

推重比　 4.26～4.69

空氣流量(kg/s)

JT15D-1　31.5

-1A/-1B　 33.3

-4/-4B/-4C/-4D　35.27

-5/-5A　37.8

涵道比

JT15D-1　3.3

-1A/-1B　 3.3

-4/-4B/-4C/-4D　2.6

-5/-5A　2.0

總增壓比

JT15D-1　7.4

-1　7.4

-1A/-1B　 7.9

-4/-4B/-4C/-4D　10.5

-5/-5A　12.6

渦輪進(jìn)口溫度(℃)

JT15D-4　1013

直徑(mm)

JT15D-1　691

-4　686

長度(mm)

JT15D-1　1506

-4　1600

質(zhì)量(kg)

JT15D-1　232.5

-1A/1B　235

-4　253

-4B　 258

-4C　 261

-4D　 255

-5/5A　 291.5

-5B　 291.7

-5C　 302

三種發(fā)動(dòng)機(jī)的比較

渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣速度太低，推力有限，同時(shí)影響飛機(jī)提高飛行速度，因此必需提高噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。發(fā)動(dòng)機(jī)的效率包括熱效率和推進(jìn)效率（引擎排氣速度與飛行速度之比）兩個(gè)部分。提高燃?xì)庠跍u輪前的溫度和高壓壓氣機(jī)的增壓比（轉(zhuǎn)速），就可以提高熱效率。因?yàn)楦邷?、高密度的氣體包含的能量要大。但是，在飛行速度不變的前提下，提高渦輪前溫度，意味著提高渦輪葉片以及在同一根軸上的壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速，自然會(huì)使排氣速度加大。而流速快的氣體在排出時(shí)動(dòng)能損失大。

一般渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣速度大多超過音速，而飛機(jī)大多數(shù)時(shí)候是在亞音速飛行。因此，片面地加大熱功率，即加大渦輪前溫度，會(huì)導(dǎo)致推進(jìn)效率的下降。要全面提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，必需解決熱效率和推進(jìn)效率這一對(duì)矛盾。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的妙處，就在于既提高了渦輪前溫度，又不增加排氣速度（通過增加低速的排氣流量，降低平均排氣速度）。

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，實(shí)際上就是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的后方再增加了1-2級(jí)低壓（低速）渦輪，這些渦輪帶動(dòng)一定數(shù)量的風(fēng)扇，消耗掉一部分渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)（核心機(jī)）的燃?xì)馀艢鈩?dòng)能，從而進(jìn)一步降低燃?xì)馀懦鏊俣?。風(fēng)扇吸入的氣流一部分如普通噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，送進(jìn)壓氣機(jī)（術(shù)語稱“內(nèi)涵道”），另一部分則直接從渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)殼外圍向外排出（“外涵道”）。因此，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)饽芰勘环峙傻搅孙L(fēng)扇和燃燒室分別產(chǎn)生的兩種排氣氣流上。這時(shí)，為提高熱效率而提高渦輪前溫度，可以通過適當(dāng)?shù)臏u輪結(jié)構(gòu)和增大風(fēng)扇直徑，使更多的燃?xì)饽芰拷?jīng)低壓渦輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇傳遞到外涵道氣流，從而避免大幅增加排氣速度。這樣，熱效率和推進(jìn)效率取得了平衡，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率得到極大提高。效率高就意味著油耗低，飛機(jī)航程變得更遠(yuǎn)。但是大風(fēng)扇直徑增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的迎風(fēng)面積，所以涵道比大于0.3的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)不適合超音速巡航飛行。雖然渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)降低了排氣速度，但并未降低推力，因?yàn)榻档团艢馑俣鹊耐瑫r(shí)增加了（外涵）排氣流量。從涵道比的角度看，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的折中。

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：推力大、推進(jìn)效率高、噪音低、燃油消耗率低，飛機(jī)航程遠(yuǎn)。

缺點(diǎn)：風(fēng)扇直徑大，迎風(fēng)面積大，因而阻力大，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大。