新概念發動機那麼多,美國六代機爲何獨選變循環發動機?

上帝之杖


因為變循環發動機可以看做是下一代發動機增推和改善飛行性能的最佳選擇。

圖為F135發動機,他將會採用變循環技術進一步增加推力。


美國宣佈要把F135發動機增推到22噸,屆時它將成為目前世界上推力最大的發動機,也是單發推力第一次突破20噸級的航空發動機,比過去以10噸為界限劃分大、中推的範圍又提高了一倍,屆時英國推力為9噸的EJ200發動機,法國推力為8噸的M88發動機都會成為較小推力的發動機。就連中俄13噸的大推力發動機也會出現代差,造成這一局面的一個主要技術就是變循環。

圖為變循環發動機的原理圖。


美國近年來在變循環發動機上投入巨大,早在黑鳥飛機就首次運用了變循環技術,變循環技術是利用機械結構和其他獨特設計,使得發動機的涵道比隨之改變,產生不同特性的發動機。現代渦扇發動機由外涵道和內涵道組成,產生推力主要在內涵道,外涵道可以提供額外的推力,使得渦扇發動機比較早二代機使用的渦噴發動機更加省油,也更容易產生更大推力。

圖為臺架測試中的F135發動機。


現在大型運輸機、轟炸機、客機等都使用大涵道比發動機,而戰鬥機發動機則運用的是小涵道比發動機,小涵道比可以增加進入空氣的加熱效率,提高燃料燃燒效率,增加變速特性和加速特性,而大涵道比可以增加推力,可以降低油耗。變循環發動機可以做到使發動機的涵道比隨時變化,在巡航階段變成大涵道比,比較省油,也能提高常規推力,交戰時可以切換到小涵道比,這樣就能靈活機動,提高作戰能力了。

圖為渦扇發動機和渦噴發動機的區別圖。


第六代戰鬥機的發動機,除了提高推力,增加壽命外,最重要的就是要變循環了,這才是突破性的技術。


海事先鋒


圖注:變循環發動機原理圖,它可以通過改變內外涵道空氣流量,或改變內外涵涵道比等方法,實現變循環,從而達到既能節油又能支持高速飛行的目的


其實美國在六代發動機上有很多嘗試,比如說高超聲速發動機計劃,即用亞燃和超燃衝壓組合發動機,實現馬赫數5以內的飛行器推進。但試驗多次受挫,這說明其技術門檻的完全跨越尚需時日。其他類型的發動機,如太陽能發動機,由於其能量密度過低,無法滿足第六代機的高速機動要求;脈衝爆震發動機在推力矢量控制、噪聲抑制、高熱通量和熱疲勞等技術難關,在2030年前配裝第六代機的可能性並不大。因此,自適應變循環發動機作為目前最成熟的未來發動機技術方案,也是美國第六代機當前最現實的選擇。

圖注:採用雙涵道變循環原理的YF120發動機,它在選型中雖然被普惠公司的F119擊敗,但它採用的變循環發動機技術代表了航空發動機技術發展的未來方向,因此在美國第六代戰鬥機發動機選型中,它又捲土重來


除了技術比較成熟外,變循環發動機自身也具備很多優點:

第一,耗油少、效率高。變循環發動機具有更優的結構、更高的進氣流量,能夠實現更低的燃油消耗。其燃燒效率比目前發動機(如F-35戰鬥機配裝的F135發動機)提高25%,因此,耗油率比第五代戰機降低25%。

耗油率的降低,還可大大增加飛機的續航時間、待機時間。由於使用變循環發動機技術,當飛機亞音速巡航時採用高旁路渦扇模式,超音速巡航時則採用渦噴模式,從而拓寬了發動機的工作範圍,提高了不同飛行狀態下發動機的工作效率。

第二,兼容性強、成本低。第六代機發動機採用自適應通用發動機技術和高效嵌入式渦輪發動機技術,利用一種核心發動機或基準發動機可衍生出系列發動機,以滿足不同任務飛機的需求,因而擴大了發動機的適用範圍,使之具有良好的兼容性。按照美軍設想,第六代機發動機應能夠滿足未來全譜系空中平臺的需要,既可配裝在空軍第六代戰機上,也可裝在海軍第六代戰機F/A-XX上,還可以供無人轟炸機使用。而且,F-22、F-35等第五代戰機也只需少量改裝就能換裝第六代發動機。由於通用性強,第六代機發動機的經濟可承受性將大大改善,其研發成本和裝備價格將大大降低,性價比也會隨之提高。

第三,零件少、用途多。變循環發動機應用了新技術、新原理,能夠充分利用衝壓效果,使發動機零件減少70%,可大大降低發動機的安裝阻力,提高發動機的可靠性和維修性。第六代機發動機除用於提供動力外,還可用於飛機的方向控制。以戰鬥機的垂尾為例,垂尾是保證飛行和起降時飛機方向安定與方向操縱的重要部件,但垂直豎立的巨型垂尾是隱身的噩夢。第六代機發動機利用發動機的推力矢量、氣動控制面和壓氣機引氣方式等來實現飛機的方向控制,可使第六代戰機成為沒有垂尾的戰鬥機。提高了飛機的隱身性能,使第六代飛機具有低可探測性的特點。


兵工科技


說起來發動機,並不神密,中國也造了多年,包括這款所謂變循環發動機,結構原理不陌生,根本沒有什麼,要在是如何成功完成工程化,並具相當之高的壽命,說白了就是材料及相關技術細節,材料方面,中國已完成了多項突破,其壽命比美國要好幾代,那些細節呢,這裡開個孔,那裡琢磨個間隙,都是試出來的,不只是原理設計,試驗需要時間,一點點試,一點點向前突,黃口小兒信口胡謅,變循環要落後人家40年,哪裡有呀,突破只在旦夕之間,只是這旦夕是個變量,也許真的就在一夜之間,也許最多三年五載,四十年,你要問問他,哪裡得來的數字,根本回答不出來。現在網絡說話盲人摸象,根本不懂是怎麼回事,就信口一說,你也就姑妄聽之好了。魂舞大漠的判斷,不管他人研究了多長時間,沒有技術突破性意義,也只是發呆出神,關於變循環,通用GE,說是五代矣,其實呢?

六代要圈定變循環了。一聲巨響震天下,它在前面打唿哨,以為了不得,其實沒什麼,依之現在的技術成熟度,還裝模做樣拿出所謂指標來,“戰區滯空時間提高50%,油耗降低25%,飛行航程增加35%”,可問嗎?成熟否?GE無以答,正在研究,離突破不遠,旦夕之間,與我們一樣的,假模假式的沒地讓人噁心,要成熟早就吹得震天響,如何會現在這幅模樣,說白了還沒完成唄。沒完成你吹得什麼?答案一個,蒙人而已。

“黑鳥”是什麼東西?軍內編號J58,實現了SR-71之雙三,號稱從未被打下,沒被打下問你為何不飛了?開這玩意就像駕駛航天飛機似地,尿不溼,供氧系統全都招呼上,開始嘛,還有點意思,只是日子過到現在,也只能對中東國家有意義,再想橫行無忌,門都沒有,世上的事從來有矛就有盾,誰也甭吹一款老東西可以天長地久地活著,門都沒有。傳說SR-72不是三年兩年,憑其隱身再造“黑鳥”神話,說歸說,做歸做,如果沒有技術問題,早就裝備了,問題是現在所謂六代正糾結,不知對不對,不要以為穿上馬甲就可愚弄眾生,自己心知肚明,所以包括SR72仍在研究,F-33也只能等著,劃下的標準看似不低,心裡有譜沒譜天知道,至少不能再學“猛禽”,出世即落後,裝備了不足200架,猶強要說嘴,重開生產線云云,完全是胡說八道,要真好使,三百兩百億的,財大的美國空軍會在乎麼?

變循環到底有沒有意思?有意思,是它可以在高速與低速間自適應般切換,該快快,該慢慢,慢的時候就會帶來滯空時間的提高,油耗也會低得多,油耗少航程加大,難在滯空時間,真地有說的這麼好嗎?實現了工程化設計,可以,只是GE會嗎?有號三巨頭,變循環設計豐富,可是嚇死了世上的腦殘們,張嘴欺天,一說就是40年,你懂還是不懂,嚇唬自己有用嗎?一會一個主意,這技術,那技術,拿不出來,實現不了,正是腦殘一個,實現不了全然沒有用,你說距離接近目標是一夜,我講你一萬年也弄不成,這就是嘴仗啊,科學實驗講究實事求是,正是最大的功夫,沒有這,誰一天也活不下去。


魂舞大漠


這是發展方向,變循環發動機屬航空二代發動機,未來航空三代發動機,就是在變循環發動機的基礎之上,增加太空發動機模式,就是能在太空中工作的發動機,三維一體發動機,發動機在起飛時候仍然使用渦扇發動機,當到達超音速後,使用衝壓模式,在加速,就使用太空發動機模式,能輕鬆進入太空飛行,所以今天美國研究變循環發動機,仍然屬航天二代發動機,這是發展方向,已是我們中國發展方向,中國已在研究變循環發動機多年,就看誰最先成功,按現在科技水平,6代戰鬥機只能在大氣層內飛行,裝備就是二代變循環發動機,而7代戰鬥機必須可自由進入太空飛行的能力,那7代戰鬥機只能裝備三維一體發動機才能實現太空飛行,否則就失去7代戰鬥機的標準和意義。


我上網來看看


發動機功率在於空氣流量大小。高功率大流量發動機設計矛盾在於從小流量到大流量之間的巨大變化使得壓縮機與渦輪機難以匹配,造成大比例的能量浪費和材料困難。變循環自適應發動機設計方案是針對這個矛盾的解決陰孕而生的。可以說它是高功率,高效率,大調幅,高推重比,高可靠性的航發最佳選擇方案。早就應該用在民航機上,只因軍事價值,人家從設計理論上開始封鎖,直到60年後的今天我們的航發專家都看不懂


愛因斯坦也是民科二


首先,我們來看下美國對於六代機的要求,主要有兩個重點,首先是要求更加遠的航程和更加長久的巡航能力,這就需要發動機油耗更低、阻力更小,能力更強。比如,要求六代機的作戰半徑達到1850-2300公里,這個指標比目前F-35的作戰半徑大了60%。其次是要求使用激光、微波武器,戰機向多電、全電方向發展,而這些電力的提供,同樣也離不開高性能的發動機。也就是說發動機不僅僅是提供推力,還要擔負全機武器、設備的供電任務。總結起來就是要求為六代機提供飛的遠、跑的快、油耗低、供電強大的發動機。看起來難度不是一般的大。

為此,未來的六代機發動機既要有超音速條件下渦噴高推力特點,又要有亞音速條件下渦扇低油耗特點。顯然目前的發動機根本做不到這種互相矛盾的性能,而兼顧渦噴、渦扇發動機特點的變循環模式的發動機無疑是最好的選擇,因為該發動機涵道比是可變可調的。

這樣我們就不難理解為美國軍方的選擇了,高速時,涵道比變小、推力大;低速時,涵道比變大、油耗低。整體上這樣的設計就可以滿足發動機各種條件下對動力的需求,進一步確立六代機在動力方面保持對五代機的優勢。

此前GE公司的YF120發動機和惠普公司的F119發動機都參與了五代機的競爭,不過GE公司的方案過於先進,反而在五代機的競爭中落選了。而經過十幾年的發展,目前GE公司的YF120發動機已經日趨成熟了。


東方曉師爺


新型多向進氣風扇可從正面和側面同時進氣,即使是正面,其進氣面積和進氣量也比現有風扇大,可用作航空發動機的進氣風扇,能增加發動機裡的空氣流量從而增加發動機推力,除此之外,還能用作艦船的推進器螺旋槳,以及用在風洞和水力試驗中。在日常領域,用在抽油煙機,吸塵器,吸水器,散熱器等方面,均能便性能較現在有所提高。


分享到:


相關文章: