變循環發動機|未來戰鷹的“心髒”有多強

來源︰中國軍網綜合作者︰李容辰責任編輯︰岳修宇
2018-04-13 17:12

據海外媒體消息,美軍將在2020年開始為F-35戰機升級變循環發動機。而美軍呼之欲出的下一代戰斗機也將采用變循環發動機。

變循環發動機通過改變發動機涵道比,實現了軍用航空發動機低油耗和高推力性能的結合,解決了戰機在大航程和高速度之間的矛盾,將有力提升未來戰機的戰斗力。隨著變循環自適應發動機技術的逐漸成熟,下一代空中優勢爭奪戰即將拉開帷幕。請關注今日的《解放軍報》——

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東山再起的變循環

1991年,美國空軍“先進戰術戰斗機”競標塵埃落定,一向追求先進技術的美軍在這次招標中選擇了技術相對保守的YF119,而不是采用自適應變循環技術的YF120發動機。

然而,隨著技術的逐漸成熟,曾經“落馬”的變循環技術卻在近年東山再起。自2012年美國空軍與通用電氣公司簽訂合同研發“具有三涵道和自適應循環風扇的發動機”以來,通用電氣公司采用變循環技術的發動機先後取得多項突破,有望成為美軍下一代航空發動機。美軍在下一代戰斗機的研制規劃中,明確提出“戰區滯空時間提高50%,油耗降低25%,飛行航程增加35%”三項要求,變循環技術為這三項要求提供了有效的解決方案。

“變”之道如何實現

現代戰斗機大都采用渦扇式發動機。在渦扇式發動機中,風扇吸入空氣後,一部分空氣進入核心發動機(也稱內涵道)與燃料混合燃燒後排出;而另一部分空氣被風扇吸入後,繞過核心發動機進入外涵道,不進行燃燒,直接與內涵道內產生的高溫氣體混合後排出,形成推動飛機前進的推力。

由于自外涵道流入的大量氣流降低了總體噴氣的平均速度和溫度,大涵道比(通過外涵道的空氣流量與通過內涵道的空氣流量之比稱為涵道比)發動機具有較高的推進效率和熱效率,意味著在等量燃料量下能產生更大的推力。但是,大涵道比發動機較大的風扇體積,直接導致發動機受風面積加大,阻力劇增,不利于高速飛行。

主流的軍用渦扇式發動機多采用小涵道比,以求得在油耗和速度之間的折中。而以較低速飛行且側重經濟性的民用航空發動機多采用大涵道比發動機,如波音787的勞斯萊斯瑞達發動機涵道比為10:1。

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