战机发动机推力不过20吨,那推力达61吨的航空发动机是什么概念?

Halo豆芽


有道是“只要发动机推力强,搬砖也能飞上天”,航空发动机作为飞机的核心,它的性能与推力在很大程度上决定着飞机整体好与坏,所以说没有一款好的发动机,就很难制造出性能先进的飞机。涡扇-10该机型的最大推力为14吨,已经可以满足歼-10日常使用,那推力达到61吨的GE9X航空发动机是什么概念呢?



GE9X航空发动机的推力确实达到了61吨,这是在2019年7月份美国通用公司公布的最新的世界吉尼斯纪录。只不过,GE9X发动机属于大涵道比涡扇发动机(GE9X的进气道直径为4.5米,比C919大飞机3.9米的机身直径还要大),与涡扇-10那种小涵道比发动机不同,GE9X的涵道比为10:1(大涵道比发动机指涵道比4以上的),而涡扇-10的涵道比则为0.59,两者相差甚远。

从某些方面来说,GE9X这种大涵道比的发动机能达到61吨推力,也是通过牺牲高速性能实现的,使得安装大涵道比发动机的飞机很难实现超音速飞行。与GE9X相比,同样代表美国航空发动机最高水平的F-135小涵道比发动机在实验室中的推力刚刚达到20吨(设计推力18吨,涵道比为0.57),涡扇-10与它的差距并没有GE9X那样悬殊!

不过,即便是大涵道比涡扇发动机,GE9X那61吨的推力也是其他大涵道比发动机所无法比拟的,例如全球起飞重量最大(640吨)的安-225超重型运输机使用的是6台D-18大涵道比发动机,而该发动机的最大推力只有23吨,6台总推力为138吨,如果按照这一推力标准使用GE9X的话,只需2.2台就可以满足需求!

而对于我的运-20大型运输机,其最大起飞重量为220吨,目前使用4台单台推力12.5吨的D-30KP-2发动机(涵道比只有2.5左右),4台D-30KP-2发动机总推力刚刚达到50吨整,与推力61吨GE9X还有着11吨差距,如此对比的话一台GE9X发动机的推力就可以满足一架运-20运输机的总推力需求,而且尚有盈余(仅仅数据对比,实际无法安装)!

不仅如此,我们以涡扇-10为基础在研的涡扇-20大涵道比发动机(勉强挂上4的标准),其最大推力也只有13吨-16吨,即便以16吨的最大标准来算,4台涡扇的-20的总推力才刚刚赶得上一台GE9X发动机推力。为此,我们不得不佩服GE9X那高达61吨的推力。


天下布武


确实,现在战斗机所用的发动机还没有超过20吨级推力的,但是美国F135发动机的推力已经接近20吨了。而民用航空发动机的推力最大的也就是GE9X了,其推力在一次试运行中达到了61吨,而这只是在试运行中才达到的,而在使用中的最大推力为470千牛,也就是47.9吨,离试运行中的61吨还差了14吨。也就是说,一台GE9X发动机的试运行推力顶的上三台F135发动机的推力。

这是什么概念呢?比如说,波音777客机需要四台GE9X发动机的话,换做F135发动机的话就需要12台了。如果F135的发动机的推力可以达到61吨的话,那F35战斗机要实现超音速巡航能力简直是轻而易举,即便是满载弹药也没什么问题的。

言归正传,GE9X大涵道比发动机的推力达到61吨,也就是说该发动机产生的推力可以拉起61吨的重物。说个更容易理解的例子,联盟号火箭第一级使用4台捆绑式RD-107火箭发动机的产生推力为73.2吨,也就是说GE9X航空发动机的推力快赶上火箭用的发动机了,这是极难达到的。由此可知,GE公司在航空领域的实力是多么强大!



此外,我国在前段时间首飞的长征5号重型运载火箭使用的YF77氢氧发动机的地面推力为52吨,真空推力为70吨级。可以说,GE9X航空发动机的推力已经超过了YF77氢氧发动机,相必GE9X航空发动机有多牛,大家都清楚了吧!


之所以GE9X航空发动机有这么大的推力主要是提高了增压比,增大了涵道比,使用了碳纤维制作的叶片技术,这是GE9X相对于GE-90-115B的提升项目。事实上GE9X航空发动机中使用CMC材料的也只有燃烧室的内衬,高压涡轮第一级机匣,第一级第二静叶片。其中风扇叶片(并非是高低压涡轮叶片,而是近气风扇)并不是全部有CMC材料制造的,叶片前部是高强度钢材,叶片后部分是由玻璃纤维材料,叶片主体部位则是第四代碳纤维复合材料。这样减轻了重量,又提高了抗鸟撞击的能力。

即便是GE9X正常的47.9吨级的推力,一台也就顶得上运20所用的D30KP2发动机的4台。也就是说,运20只要使用两台GE9X发动机,其载重量,航程都会得到较大的提升。所以说,军用飞机如果有顶级的航空发动机,其性能是可以得到较大提升的。例如,F22的F119,F35的F135,波音客机的GE系列发动机。没办法,谁让美国有那么强大的航空发动机研发公司呢,我们还是有点差距的。(图片来自网络)


江山何沉


推力61吨的是通用动力研发的GE9X大涵道比发动机。什么概念呢?要知道波音747-8使用的发动机不过是30吨出头,GE9X一台就能把747推上天;我国的C919采用的LEAP-1C更是只有13.5吨的推力,一台GE9X就相当于4台LEAP-1C还多。之所以推力做这么大,是因为这台发动机是给波音777X量身打造的。由于波音777只采用了2台发动机的布局,而不是A380 的4台,所以推力必须要大。采用2台发动机是个明智之举,因为不论是制造成本,燃油经济性还是维护经济性上,双发都要比四发要划算。


至于说它的推力比战斗机发动机大了很多,这倒不是什么新鲜事。推力只是航空发动机的指标之一,不是唯一。所以不见得61吨的发动机技术水平一定比F-22用的F-119发动机高。对大型飞机的配套发动机来讲,提高推力最简单的办法就是增大涵道比,因为涡扇发动机的推力由两部分组成:一部分是从尾喷口喷出的高温高压气体产生的反作用力,另一部分则是流经风扇和压气机的空气产生的反作用力,在不开启加力燃烧室的情况下,空气对风扇和压气机的反作用力其实是占到推力的大头。所以提高涵道比,也就是提升风扇的直径可以显著提升推力。GE9X就是通过增加风扇直径来增加推力的。在GE9-115B的基础上将风扇直径增加到了335厘米,比原先增加了将近10厘米。

GE9X和人的对比,风扇直径大的恐怖

涡扇发动机的推力涞源(红色箭头),其中作用在风扇上的推力占绝对大头


但战斗机显然不可能像客机和运输机那样使用大涵道比发动机,因为战斗机的速度范围很宽,最快要飞到2马赫左右,涵道比做到太大,反而增大了阻力,没办法飞到高速。所以搭载大涵道比发动机的客机、运输机一般最高速度只有0.8~0.9马赫。此外战斗机的发动机要求泼辣,也就是油门要灵敏,给一脚油推力马上上来,以便飞机可以作出各种机动。

战斗机使用的发动机都是小涵道比发动机,涵道比都小于1,像F-119甚至只有0.3。所以发动机不要光看多大推力,还得看是多大涵道比下获得的


此外像GE9X这种大涵道比发动机,为了让高温高压的燃气做功更彻底,尽可能转化为驱动风扇转动的轴功率。GE9X采用了2级高压涡轮,6级低压涡轮。这样做推力增大,但重量也增大了,因此推重比并不高。GE9X的重量应该在9吨多,算下来推重比在6~7之间。而战斗机发动机为了兼顾推重比,一般不会这么做。比如同为GE研发的F110-GE-132,只有1级高压涡轮和两级低压涡轮,比GE9X少了一半还多,推重比却达到8。这正体现了大涵道比发动机和小涵道比发动机设计思路的差异。

F110和GE90涡轮级数对比


纸上的宣仔


战斗机用的是小涵道比涡扇发动机,说白了就是漏气的涡喷,因为战斗机需要兼顾高亚音速到超音速多个速度区间的效率,所以推力嘛就要打个折扣了。而客机啊运输机用的涡扇发动机是大涵道比的涡扇,涵道比大呢,推力大了,阻力也大了,所以没法超音速了,比如F35的F135发动机推力确实大,但是是靠提高涵道比实现的,所以用推力更小的F110的F15都能2倍音速飞行,而F35就只能有1.6马赫的极速


压力很大同志


这个概念就是用途不同导致的。战斗机追求的是机动性,所以气动力性要求战斗机体积不能太大,对发动机要求是推重比高、加速性好、体积小。战斗机的发动机就只能是小涵道比涡扇发动机,受此限制导致战斗机发动机的推力最大也就20吨左右。而运输机和民航客机就不同了,更加注意经济性大航程和载货量。机体较大,自重较高需要大推力油耗低的发动机。所以就采用大涵道比涡扇发动机,最大推力可达61吨,这样运输机或客机装备发动机的数量更少,经济性更好。


用户一个人


啥概念。。。。。火箭发动机级别呗。。。火箭发动机顺势推力都是百吨甚至千吨级的,只是寿命远远短于飞机发动机。飞机发动机需要稳定安全工作500小时以上,而火箭发动机安全工作几百秒就差不多了。所以难度也完全不一样,相当于一个是工笔画,一个是水墨画。


量子态鹌鹑蛋


说明,可以造更大的飞机了,比空客380还大


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