戰機發動機推力不過20噸,那推力達61噸的航空發動機是什麼概念?

Halo豆芽


推力61噸的是通用動力研發的GE9X大涵道比發動機。什麼概念呢?要知道波音747-8使用的發動機不過是30噸出頭,GE9X一臺就能把747推上天;我國的C919採用的LEAP-1C更是隻有13.5噸的推力,一臺GE9X就相當於4臺LEAP-1C還多。之所以推力做這麼大,是因為這臺發動機是給波音777X量身打造的。由於波音777只採用了2臺發動機的佈局,而不是A380 的4臺,所以推力必須要大。採用2臺發動機是個明智之舉,因為不論是製造成本,燃油經濟性還是維護經濟性上,雙發都要比四發要划算。


至於說它的推力比戰鬥機發動機大了很多,這倒不是什麼新鮮事。推力只是航空發動機的指標之一,不是唯一。所以不見得61噸的發動機技術水平一定比F-22用的F-119發動機高。對大型飛機的配套發動機來講,提高推力最簡單的辦法就是增大涵道比,因為渦扇發動機的推力由兩部分組成:一部分是從尾噴口噴出的高溫高壓氣體產生的反作用力,另一部分則是流經風扇和壓氣機的空氣產生的反作用力,在不開啟加力燃燒室的情況下,空氣對風扇和壓氣機的反作用力其實是佔到推力的大頭。所以提高涵道比,也就是提升風扇的直徑可以顯著提升推力。GE9X就是通過增加風扇直徑來增加推力的。在GE9-115B的基礎上將風扇直徑增加到了335釐米,比原先增加了將近10釐米。

GE9X和人的對比,風扇直徑大的恐怖

渦扇發動機的推力淶源(紅色箭頭),其中作用在風扇上的推力佔絕對大頭


但戰鬥機顯然不可能像客機和運輸機那樣使用大涵道比發動機,因為戰鬥機的速度範圍很寬,最快要飛到2馬赫左右,涵道比做到太大,反而增大了阻力,沒辦法飛到高速。所以搭載大涵道比發動機的客機、運輸機一般最高速度只有0.8~0.9馬赫。此外戰鬥機的發動機要求潑辣,也就是油門要靈敏,給一腳油推力馬上上來,以便飛機可以作出各種機動。

戰鬥機使用的發動機都是小涵道比發動機,涵道比都小於1,像F-119甚至只有0.3。所以發動機不要光看多大推力,還得看是多大涵道比下獲得的


此外像GE9X這種大涵道比發動機,為了讓高溫高壓的燃氣做功更徹底,儘可能轉化為驅動風扇轉動的軸功率。GE9X採用了2級高壓渦輪,6級低壓渦輪。這樣做推力增大,但重量也增大了,因此推重比並不高。GE9X的重量應該在9噸多,算下來推重比在6~7之間。而戰鬥機發動機為了兼顧推重比,一般不會這麼做。比如同為GE研發的F110-GE-132,只有1級高壓渦輪和兩級低壓渦輪,比GE9X少了一半還多,推重比卻達到8。這正體現了大涵道比發動機和小涵道比發動機設計思路的差異。

F110和GE90渦輪級數對比


紙上的宣仔


確實,現在戰鬥機所用的發動機還沒有超過20噸級推力的,但是美國F135發動機的推力已經接近20噸了。而民用航空發動機的推力最大的也就是GE9X了,其推力在一次試運行中達到了61噸,而這只是在試運行中才達到的,而在使用中的最大推力為470千牛,也就是47.9噸,離試運行中的61噸還差了14噸。也就是說,一臺GE9X發動機的試運行推力頂的上三臺F135發動機的推力。

這是什麼概念呢?比如說,波音777客機需要四臺GE9X發動機的話,換做F135發動機的話就需要12臺了。如果F135的發動機的推力可以達到61噸的話,那F35戰鬥機要實現超音速巡航能力簡直是輕而易舉,即便是滿載彈藥也沒什麼問題的。

言歸正傳,GE9X大涵道比發動機的推力達到61噸,也就是說該發動機產生的推力可以拉起61噸的重物。說個更容易理解的例子,聯盟號火箭第一級使用4臺捆綁式RD-107火箭發動機的產生推力為73.2噸,也就是說GE9X航空發動機的推力快趕上火箭用的發動機了,這是極難達到的。由此可知,GE公司在航空領域的實力是多麼強大!



此外,我國在前段時間首飛的長征5號重型運載火箭使用的YF77氫氧發動機的地面推力為52噸,真空推力為70噸級。可以說,GE9X航空發動機的推力已經超過了YF77氫氧發動機,相必GE9X航空發動機有多牛,大家都清楚了吧!


之所以GE9X航空發動機有這麼大的推力主要是提高了增壓比,增大了涵道比,使用了碳纖維製作的葉片技術,這是GE9X相對於GE-90-115B的提升項目。事實上GE9X航空發動機中使用CMC材料的也只有燃燒室的內襯,高壓渦輪第一級機匣,第一級第二靜葉片。其中風扇葉片(並非是高低壓渦輪葉片,而是近氣風扇)並不是全部有CMC材料製造的,葉片前部是高強度鋼材,葉片後部分是由玻璃纖維材料,葉片主體部位則是第四代碳纖維複合材料。這樣減輕了重量,又提高了抗鳥撞擊的能力。

即便是GE9X正常的47.9噸級的推力,一臺也就頂得上運20所用的D30KP2發動機的4臺。也就是說,運20只要使用兩臺GE9X發動機,其載重量,航程都會得到較大的提升。所以說,軍用飛機如果有頂級的航空發動機,其性能是可以得到較大提升的。例如,F22的F119,F35的F135,波音客機的GE系列發動機。沒辦法,誰讓美國有那麼強大的航空發動機研發公司呢,我們還是有點差距的。(圖片來自網絡)


江山何沉


有道是“只要發動機推力強,搬磚也能飛上天”,航空發動機作為飛機的核心,它的性能與推力在很大程度上決定著飛機整體好與壞,所以說沒有一款好的發動機,就很難製造出性能先進的飛機。渦扇-10該機型的最大推力為14噸,已經可以滿足殲-10日常使用,那推力達到61噸的GE9X航空發動機是什麼概念呢?


GE9X航空發動機的推力確實達到了61噸,這是在2019年7月份美國通用公司公佈的最新的世界吉尼斯紀錄。只不過,GE9X發動機屬於大涵道比渦扇發動機(GE9X的進氣道直徑為4.5米,比C919大飛機3.9米的機身直徑還要大),與渦扇-10那種小涵道比發動機不同,GE9X的涵道比為10:1(大涵道比發動機指涵道比4以上的),而渦扇-10的涵道比則為0.59,兩者相差甚遠。

從某些方面來說,GE9X這種大涵道比的發動機能達到61噸推力,也是通過犧牲高速性能實現的,使得安裝大涵道比發動機的飛機很難實現超音速飛行。與GE9X相比,同樣代表美國航空發動機最高水平的F-135小涵道比發動機在實驗室中的推力剛剛達到20噸(設計推力18噸,涵道比為0.57),渦扇-10與它的差距並沒有GE9X那樣懸殊!

不過,即便是大涵道比渦扇發動機,GE9X那61噸的推力也是其他大涵道比發動機所無法比擬的,例如全球起飛重量最大(640噸)的安-225超重型運輸機使用的是6臺D-18大涵道比發動機,而該發動機的最大推力只有23噸,6臺總推力為138噸,如果按照這一推力標準使用GE9X的話,只需2.2臺就可以滿足需求!

而對於我的運-20大型運輸機,其最大起飛重量為220噸,目前使用4臺單臺推力12.5噸的D-30KP-2發動機(涵道比只有2.5左右),4臺D-30KP-2發動機總推力剛剛達到50噸整,與推力61噸GE9X還有著11噸差距,如此對比的話一臺GE9X發動機的推力就可以滿足一架運-20運輸機的總推力需求,而且尚有盈餘(僅僅數據對比,實際無法安裝)!

不僅如此,我們以渦扇-10為基礎在研的渦扇-20大涵道比發動機(勉強掛上4的標準),其最大推力也只有13噸-16噸,即便以16噸的最大標準來算,4臺渦扇的-20的總推力才剛剛趕得上一臺GE9X發動機推力。為此,我們不得不佩服GE9X那高達61噸的推力。


天下布武


戰鬥機用的是小涵道比渦扇發動機,說白了就是漏氣的渦噴,因為戰鬥機需要兼顧高亞音速到超音速多個速度區間的效率,所以推力嘛就要打個折扣了。而客機啊運輸機用的渦扇發動機是大涵道比的渦扇,涵道比大呢,推力大了,阻力也大了,所以沒法超音速了,比如F35的F135發動機推力確實大,但是是靠提高涵道比實現的,所以用推力更小的F110的F15都能2倍音速飛行,而F35就只能有1.6馬赫的極速


壓力很大同志


這個概念就是用途不同導致的。戰鬥機追求的是機動性,所以氣動力性要求戰鬥機體積不能太大,對發動機要求是推重比高、加速性好、體積小。戰鬥機的發動機就只能是小涵道比渦扇發動機,受此限制導致戰鬥機發動機的推力最大也就20噸左右。而運輸機和民航客機就不同了,更加註意經濟性大航程和載貨量。機體較大,自重較高需要大推力油耗低的發動機。所以就採用大涵道比渦扇發動機,最大推力可達61噸,這樣運輸機或客機裝備發動機的數量更少,經濟性更好。


用戶一個人


啥概念。。。。。火箭發動機級別唄。。。火箭發動機順勢推力都是百噸甚至千噸級的,只是壽命遠遠短於飛機發動機。飛機發動機需要穩定安全工作500小時以上,而火箭發動機安全工作幾百秒就差不多了。所以難度也完全不一樣,相當於一個是工筆畫,一個是水墨畫。


量子態鵪鶉蛋


說明,可以造更大的飛機了,比空客380還大


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