新概念发动机那么多,美国六代机为何独选变循环发动机?

上帝之杖


因为变循环发动机可以看做是下一代发动机增推和改善飞行性能的最佳选择。

图为F135发动机,他将会采用变循环技术进一步增加推力。


美国宣布要把F135发动机增推到22吨,届时它将成为目前世界上推力最大的发动机,也是单发推力第一次突破20吨级的航空发动机,比过去以10吨为界限划分大、中推的范围又提高了一倍,届时英国推力为9吨的EJ200发动机,法国推力为8吨的M88发动机都会成为较小推力的发动机。就连中俄13吨的大推力发动机也会出现代差,造成这一局面的一个主要技术就是变循环。

图为变循环发动机的原理图。


美国近年来在变循环发动机上投入巨大,早在黑鸟飞机就首次运用了变循环技术,变循环技术是利用机械结构和其他独特设计,使得发动机的涵道比随之改变,产生不同特性的发动机。现代涡扇发动机由外涵道和内涵道组成,产生推力主要在内涵道,外涵道可以提供额外的推力,使得涡扇发动机比较早二代机使用的涡喷发动机更加省油,也更容易产生更大推力。

图为台架测试中的F135发动机。


现在大型运输机、轰炸机、客机等都使用大涵道比发动机,而战斗机发动机则运用的是小涵道比发动机,小涵道比可以增加进入空气的加热效率,提高燃料燃烧效率,增加变速特性和加速特性,而大涵道比可以增加推力,可以降低油耗。变循环发动机可以做到使发动机的涵道比随时变化,在巡航阶段变成大涵道比,比较省油,也能提高常规推力,交战时可以切换到小涵道比,这样就能灵活机动,提高作战能力了。

图为涡扇发动机和涡喷发动机的区别图。


第六代战斗机的发动机,除了提高推力,增加寿命外,最重要的就是要变循环了,这才是突破性的技术。


海事先锋


图注:变循环发动机原理图,它可以通过改变内外涵道空气流量,或改变内外涵涵道比等方法,实现变循环,从而达到既能节油又能支持高速飞行的目的


其实美国在六代发动机上有很多尝试,比如说高超声速发动机计划,即用亚燃和超燃冲压组合发动机,实现马赫数5以内的飞行器推进。但试验多次受挫,这说明其技术门槛的完全跨越尚需时日。其他类型的发动机,如太阳能发动机,由于其能量密度过低,无法满足第六代机的高速机动要求;脉冲爆震发动机在推力矢量控制、噪声抑制、高热通量和热疲劳等技术难关,在2030年前配装第六代机的可能性并不大。因此,自适应变循环发动机作为目前最成熟的未来发动机技术方案,也是美国第六代机当前最现实的选择。

图注:采用双涵道变循环原理的YF120发动机,它在选型中虽然被普惠公司的F119击败,但它采用的变循环发动机技术代表了航空发动机技术发展的未来方向,因此在美国第六代战斗机发动机选型中,它又卷土重来


除了技术比较成熟外,变循环发动机自身也具备很多优点:

第一,耗油少、效率高。变循环发动机具有更优的结构、更高的进气流量,能够实现更低的燃油消耗。其燃烧效率比目前发动机(如F-35战斗机配装的F135发动机)提高25%,因此,耗油率比第五代战机降低25%。

耗油率的降低,还可大大增加飞机的续航时间、待机时间。由于使用变循环发动机技术,当飞机亚音速巡航时采用高旁路涡扇模式,超音速巡航时则采用涡喷模式,从而拓宽了发动机的工作范围,提高了不同飞行状态下发动机的工作效率。

第二,兼容性强、成本低。第六代机发动机采用自适应通用发动机技术和高效嵌入式涡轮发动机技术,利用一种核心发动机或基准发动机可衍生出系列发动机,以满足不同任务飞机的需求,因而扩大了发动机的适用范围,使之具有良好的兼容性。按照美军设想,第六代机发动机应能够满足未来全谱系空中平台的需要,既可配装在空军第六代战机上,也可装在海军第六代战机F/A-XX上,还可以供无人轰炸机使用。而且,F-22、F-35等第五代战机也只需少量改装就能换装第六代发动机。由于通用性强,第六代机发动机的经济可承受性将大大改善,其研发成本和装备价格将大大降低,性价比也会随之提高。

第三,零件少、用途多。变循环发动机应用了新技术、新原理,能够充分利用冲压效果,使发动机零件减少70%,可大大降低发动机的安装阻力,提高发动机的可靠性和维修性。第六代机发动机除用于提供动力外,还可用于飞机的方向控制。以战斗机的垂尾为例,垂尾是保证飞行和起降时飞机方向安定与方向操纵的重要部件,但垂直竖立的巨型垂尾是隐身的噩梦。第六代机发动机利用发动机的推力矢量、气动控制面和压气机引气方式等来实现飞机的方向控制,可使第六代战机成为没有垂尾的战斗机。提高了飞机的隐身性能,使第六代飞机具有低可探测性的特点。


兵工科技


说起来发动机,并不神密,中国也造了多年,包括这款所谓变循环发动机,结构原理不陌生,根本没有什么,要在是如何成功完成工程化,并具相当之高的寿命,说白了就是材料及相关技术细节,材料方面,中国已完成了多项突破,其寿命比美国要好几代,那些细节呢,这里开个孔,那里琢磨个间隙,都是试出来的,不只是原理设计,试验需要时间,一点点试,一点点向前突,黄口小儿信口胡诌,变循环要落后人家40年,哪里有呀,突破只在旦夕之间,只是这旦夕是个变量,也许真的就在一夜之间,也许最多三年五载,四十年,你要问问他,哪里得来的数字,根本回答不出来。现在网络说话盲人摸象,根本不懂是怎么回事,就信口一说,你也就姑妄听之好了。魂舞大漠的判断,不管他人研究了多长时间,没有技术突破性意义,也只是发呆出神,关于变循环,通用GE,说是五代矣,其实呢?

六代要圈定变循环了。一声巨响震天下,它在前面打唿哨,以为了不得,其实没什么,依之现在的技术成熟度,还装模做样拿出所谓指标来,“战区滞空时间提高50%,油耗降低25%,飞行航程增加35%”,可问吗?成熟否?GE无以答,正在研究,离突破不远,旦夕之间,与我们一样的,假模假式的没地让人恶心,要成熟早就吹得震天响,如何会现在这幅模样,说白了还没完成呗。没完成你吹得什么?答案一个,蒙人而已。

“黑鸟”是什么东西?军内编号J58,实现了SR-71之双三,号称从未被打下,没被打下问你为何不飞了?开这玩意就像驾驶航天飞机似地,尿不湿,供氧系统全都招呼上,开始嘛,还有点意思,只是日子过到现在,也只能对中东国家有意义,再想横行无忌,门都没有,世上的事从来有矛就有盾,谁也甭吹一款老东西可以天长地久地活着,门都没有。传说SR-72不是三年两年,凭其隐身再造“黑鸟”神话,说归说,做归做,如果没有技术问题,早就装备了,问题是现在所谓六代正纠结,不知对不对,不要以为穿上马甲就可愚弄众生,自己心知肚明,所以包括SR72仍在研究,F-33也只能等着,划下的标准看似不低,心里有谱没谱天知道,至少不能再学“猛禽”,出世即落后,装备了不足200架,犹强要说嘴,重开生产线云云,完全是胡说八道,要真好使,三百两百亿的,财大的美国空军会在乎么?

变循环到底有没有意思?有意思,是它可以在高速与低速间自适应般切换,该快快,该慢慢,慢的时候就会带来滞空时间的提高,油耗也会低得多,油耗少航程加大,难在滞空时间,真地有说的这么好吗?实现了工程化设计,可以,只是GE会吗?有号三巨头,变循环设计丰富,可是吓死了世上的脑残们,张嘴欺天,一说就是40年,你懂还是不懂,吓唬自己有用吗?一会一个主意,这技术,那技术,拿不出来,实现不了,正是脑残一个,实现不了全然没有用,你说距离接近目标是一夜,我讲你一万年也弄不成,这就是嘴仗啊,科学实验讲究实事求是,正是最大的功夫,没有这,谁一天也活不下去。


魂舞大漠


这是发展方向,变循环发动机属航空二代发动机,未来航空三代发动机,就是在变循环发动机的基础之上,增加太空发动机模式,就是能在太空中工作的发动机,三维一体发动机,发动机在起飞时候仍然使用涡扇发动机,当到达超音速后,使用冲压模式,在加速,就使用太空发动机模式,能轻松进入太空飞行,所以今天美国研究变循环发动机,仍然属航天二代发动机,这是发展方向,已是我们中国发展方向,中国已在研究变循环发动机多年,就看谁最先成功,按现在科技水平,6代战斗机只能在大气层内飞行,装备就是二代变循环发动机,而7代战斗机必须可自由进入太空飞行的能力,那7代战斗机只能装备三维一体发动机才能实现太空飞行,否则就失去7代战斗机的标准和意义。


我上网来看看


发动机功率在于空气流量大小。高功率大流量发动机设计矛盾在于从小流量到大流量之间的巨大变化使得压缩机与涡轮机难以匹配,造成大比例的能量浪费和材料困难。变循环自适应发动机设计方案是针对这个矛盾的解决阴孕而生的。可以说它是高功率,高效率,大调幅,高推重比,高可靠性的航发最佳选择方案。早就应该用在民航机上,只因军事价值,人家从设计理论上开始封锁,直到60年后的今天我们的航发专家都看不懂


爱因斯坦也是民科二


首先,我们来看下美国对于六代机的要求,主要有两个重点,首先是要求更加远的航程和更加长久的巡航能力,这就需要发动机油耗更低、阻力更小,能力更强。比如,要求六代机的作战半径达到1850-2300公里,这个指标比目前F-35的作战半径大了60%。其次是要求使用激光、微波武器,战机向多电、全电方向发展,而这些电力的提供,同样也离不开高性能的发动机。也就是说发动机不仅仅是提供推力,还要担负全机武器、设备的供电任务。总结起来就是要求为六代机提供飞的远、跑的快、油耗低、供电强大的发动机。看起来难度不是一般的大。

为此,未来的六代机发动机既要有超音速条件下涡喷高推力特点,又要有亚音速条件下涡扇低油耗特点。显然目前的发动机根本做不到这种互相矛盾的性能,而兼顾涡喷、涡扇发动机特点的变循环模式的发动机无疑是最好的选择,因为该发动机涵道比是可变可调的。

这样我们就不难理解为美国军方的选择了,高速时,涵道比变小、推力大;低速时,涵道比变大、油耗低。整体上这样的设计就可以满足发动机各种条件下对动力的需求,进一步确立六代机在动力方面保持对五代机的优势。

此前GE公司的YF120发动机和惠普公司的F119发动机都参与了五代机的竞争,不过GE公司的方案过于先进,反而在五代机的竞争中落选了。而经过十几年的发展,目前GE公司的YF120发动机已经日趋成熟了。


东方晓师爷


新型多向进气风扇可从正面和侧面同时进气,即使是正面,其进气面积和进气量也比现有风扇大,可用作航空发动机的进气风扇,能增加发动机里的空气流量从而增加发动机推力,除此之外,还能用作舰船的推进器螺旋桨,以及用在风洞和水力试验中。在日常领域,用在抽油烟机,吸尘器,吸水器,散热器等方面,均能便性能较现在有所提高。


分享到:


相關文章: