研制情况：

PW4000结构和系统

型 号：PW4000

用 途：民用

类 型：高涵道比，轴流式，涡轮风扇发动机

国 家：美国

厂 商：普拉特·惠特尼公司（Pratt & Whitney）

生产现状：生产

装机对象：

PW4000-94“ （A310-300，A300-600，B767，B747-400，MD-11）

PW4000-100”（A330）

PW4000-112“（B777）

研制情况：

1982年12月8日，美国普拉特·惠特尼公司正式宣布将研制一种商业用大推力涡扇发动机PW4000。旨在取代该公司原用于B767-200、-300、-300ER，A310-200、-300、A300-600，B747-200B、-300等客机上的JT9D-7R4发动机，并满足未来宽体客机的需要。为此，设计的目标是在发动机安装尺寸不变的情况下，采用先进技术提高发动机性能(增加推力，降低耗油率)。

PW4000是一系列发动机的总名称，具体发动机型号则在PW(表示普惠公司研制的发动机)之后用4位数字表示，其中第1位数字“4”，表示普惠公司民用大推力系列发动机；第2位数字表示所装飞机的公司代号，0表示波音公司，1表示空中客车公司，4表示麦道公司；第3、4位数字表示推力级，即该2位数乘以1000即为该发动机的以磅为单位的推力值。例如，PW4168表示用于空中客车的、起飞推力为68000 lb(30246daN)的发动机。

该机的设计工作于1983年7月结束，同年7～11月进行了高压压气机的全尺寸试验，结果证明该部件达到了预期性能。1984年4月，进行了首次台架试车，推力达27488daN。该机于1985年7月31日首次进行了装备A300B的飞行试验，1986年7月获得推力24909daN级(即PW4052、PW4152)适航证，1988年4月获推力26690daN级(即PW4158)适航证。1987年7月首次交付使用，装备于B767-200、A310飞机。

该公司在发动机设计中采取了一系列有效措施，以加强该机在与其他发动机竞争中的优势。首先，千方百计降低油耗，节约能源。为此，改善压气机和涡轮叶片的气动性能，压气机中采用了可控扩散叶型；采用单晶材料，改善涡轮叶片的冷却，降低冷却空气消耗量；增强发动机机匣刚性，采用主动间隙控制技术和高压压气机“热控”转子系统等，使得该机与其前一代发动机JT9D-7R4相比，在外廓尺寸不变的条件下，耗油率至少降低7%。其次，还力争使发动机简单、可靠，采用整体精铸复杂构件。PW4000共有约25000个零件，比JT9D-7R4减少一半，其中叶片减少23%，安装边减少20%，导管和支架减少30%，紧固件减少2600个。设计中十分强调继承性。保持了与JT9D-7R4相同的外径、总长及安装节点，以便能在飞机上替换JT9D-7R4发动机，并可使用相同的安装和辅助设备，减少维修费用25%以上。

PW4000发动机设计中还充分利用了该公司在节能发动机(E3)技术计划和PW2037发动机中的新技术，如最先进的气动设计方法和完善的空气冷却系统、单晶涡轮叶片材料和全权数字式电子控制系统等。这些经过考验的新技术的采用大大缩短了研制周期，提高了该的先进性及其在竞争中的地位。

在PW4000系列增大推力的过程中，采取了一条低风险的衍生发展途径，即在现有发动机1000万飞行小时的经验基础上进行低风险的改进，以便得到推力范围从22240daN到44480daN的一系列高可靠性、大推力发动机。实现推力增长所进行的重要的发动机改动是：加大风扇直径以提高发动机涵道比及空气流量；增加低压压气机级数以提高总压比与进入核心机的空气流量；相应地增加低压涡轮的级数以驱动大直径风扇及增多级数的低压压气机。

PW4052/4152/4056/4156　为PW4000系列发动机初始型，风扇直径2390mm，其中PW4152、4156和4056于1986年7月9日取得FAA颁发的适航证，PW4052于1986年10月13日取得适航证。

PW4158　风扇直径2390mm，1988年4月29日获适航证。

PW4060/4160/4460　风扇直径2390mm，1988年10月21日获适航证。

PW4050　风扇直径2390mm，1989年10月12日取得适航证。

PW4060　风扇直径2390mm，1990年3月30日取得适航证。

PW4156A　风扇直径2390mm，1991年8月6日取得适航证。

PW4062/4162　风扇直径2390mm，1992年1月7日取得适航证。

PW4164/4168　风扇直径2540mm，比PW4000的大150mm，低压压气机比PW4000的增加1级，为5级，低压涡轮增加1级为5级。PW4168发动机高压涡轮上采用了先进的单晶合金，高温陶瓷材料和内部冷却方案；高压压气机、燃烧室和涡轮与PW4000的基本一样。于1993年8月取得适航证，装PW4168的A330于1993年10月首飞，1994年6月取得欧洲适航当局颁发的适航证。又在1995年6月获得180min双发延程飞行(ETOPS)批准，并于1994年12月投入航线使用。

PW4074/4084　风扇直径为2850mm，低压压气机6级，低压涡轮7级。高压压气机静子结构和高压涡轮材料作了改进。以承受更高的温度和压力。风扇为空心无凸台的宽弦钛合金叶片，压气机转子叶片仍采用可控扩散叶型，燃烧室为浮壁式结构，高压涡轮转子叶片采用单晶材料，导向器叶片还采用高效率的径向梯度叶型。该机于1994年4月取得美国联邦航空局颁发的适航证书，取证推力为37370daN，同年6月12日装在B777飞机上进行了历时3h48min的首次飞行。装PW4084的B777于1995年4月取得适航证，1995年5月向美国联合航空公司交付了第1架飞机，1995年6月7日正式投入营运，同时获得180min双发延程飞行的批准。

PW4000结构和系统

进 气 口　环形，固定唇口。内衬有消声材料。钛合金机匣。

风　扇　单级轴流式。钛合金轮毂上装有38片带凸台窄弦转子叶片(PW4084为无凸台的宽弦空心叶片)，风扇排气涵道的收敛度大，以减少气流流过静叶的气动力损失。压比为1.66～1.76。

低压压气机　4级轴流式。PW4168和PW4084分别为5级和6级(采用可控扩散叶型转子叶片)。鼓筒式焊接钛合金转子用螺钉固定在风扇盘上。最大转速为4012r/min。

高压压气机　11级轴流式。采用可控扩散转子叶型，进口导流叶片和前3级整流叶片可调。第1～8级转子叶片为钛合金，第9～11级为镍基合金。其中第9级有108片。2～7级、8～11级分别作成整体电子束焊鼓筒式转子，然后用螺栓连接成一体。采用了“热控”转子设计技术，以实现主动间隙控制。最大转速除PW4052和PW4152为10300r/min外，其余均为10450r/min。

燃 烧 室　短环形。扩散机匣为整体铸造，滚轧成型火焰筒。24个气动雾化喷油嘴，长度比JT9D-7R4缩短106mm。PW4084采用浮壁式燃烧室。

高压涡轮　2级轴流式。空心冷却。采用三维流计算方法设计，改善了根部流动，提高了效率。采用陶瓷外空气封严和主动间隙控制技术。轮盘为热等静压MERL76镍基合金，第1级叶片为PWA1480单晶材料，第2级为PW1422定向凝固材料。导向器叶片有陶瓷涂层。

低压涡轮　4级轴流式(PW4168和PW4084分别为5级和7级)。采用三维流计算方法设计。转子叶片不冷却，材料为镍基合金。

尾 喷 管　固定面积。Inconel材料，带一个大的整流尾锥。外涵道上装有反推力装置。

控制系统　全权数字式电子控制系统，该系统具有多种功能，可控制“热控”转子、涡轮冷却空气、发动机慢车及瞬态工作时燃油流量、高压压气机进口导流叶片等，并可与飞机其他系统组成综合控制和监控系统。可对推力进行精确调节。

技术数据

最大起飞推力(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

空气流量(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

总增压比

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

涡轮进口温度(℃)

PW4000　1301

直径(mm)

PW4000　2469

长度(mm)

PW4000　3901

PW4168　4143

PW4084　4868

质量(kg)

PW4000　4264

PW4168　6509

PW4084　6603