我国变循环发动机进行高空台测试,让六代战机性能非常霸道!
最近媒体上发布了我国变循环发动机的最新进展,上个月本号刚刚写过相关介绍,这次终于公开宣布了项目进程,现在国内的材料,加工工艺都得到了提高,突破了发动机制造的瓶颈,取得了涡扇10,涡扇15,涡扇19,涡扇17等成果,但这些是我们的起点,现在朝着更高阶段推进,发动机一直是我们的弱项,以前最羡慕的就是人家的“力大板砖飞”,现在不但做到了,而且劲还更大!这些是无数工程师在车间里、实验室里熬出来!本文就此做一个介绍:


三涵道自适应发动机是变循环发动机的进阶版本
其发展历经了三个阶段:20 世纪 60 年代 NASA 的原理验证阶段,通过可调几何设计实现有限工况的循环变换;90 年代 GE 公司依托 YJ101、F120 验证机完成飞行演示,推动技术从理论走向工程;2010 年后 XA100 原型机动工,三涵道构型才真正落地,2022 年好歹完成了高空台实验。可别觉得这技术多成熟,直到现在整个项目还在实验阶段,没定型更没量产,2030年能搞得出来就是快的了 —— 要不是特朗普非要推 F47,这项目早黄了。
三涵道自适应发动机出现的原因是传统涡扇发动机太“死板”:大涵道比设计虽适合亚声速巡航的燃油经济性,但在超音速飞行时面临巨大进气道溢流阻力,比如涡扇20非常省油,航程远,但风扇阻力巨大,更不能超音速飞行;小涵道比涡喷模式能提供大推力,却在亚声速阶段油耗激增。三涵道自适应发动机的创新之处,在于在传统高压内涵道与低压外涵道基础上,增设了第三条独立涵道,通过三类流道的动态调整实现涡扇,涡喷。

原理是通过可调几何部件(如模式选择活门、可调风扇导向叶片、涵道面积调节器等)的控制,实现涵道比在宽范围内的柔性调节—— 当战机需要超音速突防或加速时,调节板向上偏转,缩减外涵道与第三涵道流量,使气流更多进入核心机,涵道比减小至接近涡喷模式,理论上可以实现 200 千牛级加力推力满足高速机动需求;而在亚声速巡航阶段,调节板向下切换,增大涵道比,让更多气流通过外涵道与第三涵道,实现类似大涵道比涡扇的燃油效率。
从效率角度看,其通过涵道比的动态调节,在全包线范围内实现了最优效率,GE 公司 XA100 验证机的数据显示,相较现役 F135 发动机,燃油消耗率降低 23%,航程增加 33%,滞空时间延长 40%,尤其适配下一代战机的宽域飞行需求。但这些超级性能也带着巨大的工程挑战:主要问题是出现在发动机设计理论和控制上,因为现在大家都在摸索,就看谁的脑袋好使了,这点作者对东大工程师充满信心。

而我国公开资料显示,单位推力增加47%,耗油量降低37.5%。如果是以涡扇15为核心机,那么理论上最大推力是能够达到20到25吨级别,那么南六代就完全可以去掉后背上第三台发动机,减轻了重量,扩大了内部空间,由于发动机功率大,也能够带动功率达到兆瓦恒速航空发电机,为南北六代的电子设备提供更加充足的能量。按照歼36以前的估算最大航程是达到7000公里的,如果更换25吨级别的变循环那么亚巡航程达到9000公里,作战半径会达到3500公里,具备2马赫超巡能力,起飞推重比都能接近1:1,而北六代用20吨级别的就能满足需求,作为六代舰载机同样具备超大航程和超巡超机动能力,性能都非常霸道!



军事撰稿人



