美国最新变循环航空发动机研制成功,为6代机标配,新1代黑鸟将诞生

传奇高空高速侦察机SR71黑鸟,是世界上第1种既能在亚音速飞行,又能在高超音速飞行的飞机(www.spckw.com)。

在高超音速的时候,黑鸟可以飞到马赫数三以上,以每小时3000公里的速度巡航。

在上世纪六、七十年代地空导弹都追不上SR71,所以黑鸟在亚洲天空到处乱飞,谁也拿它无可奈何。

黑鸟之所以具有如此高超的性能,是因为它的发动机很特殊。

飞机能够持续以高超音速巡航,不仅仅需要一个大推力的发动机,它需要变循环。

》变循环发动机。

发动机的工作状况和飞机的飞行速度相关。

目前,常用的航空发动机分成两大类,一类是涡轮喷气发动机,还有一类是涡轮风扇发动机。

涡轮风扇发动机,就是在涡轮喷气发动机的前面再加了一组风扇,然后再在风扇外面套了一个外涵道。

我们知道航空发动机的能量完全来自于航空煤油燃烧时产生的化学能,这些化学能转化为喷射气流的动能、以及气流的热能。根据能量守恒的原理,如果喷出去的气流温度越高,那么相应的动能就越小。

涡轮风扇发动机有外涵道,发动机可以把冷空气吹到发动机后面,这样就大大提高了推力。

加装的风扇以后,毕竟还是有阻力的,随着飞行速度的提高,这个阻力会越来越大,大到一定程度就会抵消增加的推力,这个时候风扇就不起作用了。

所以通常的情况下,飞行速度越快的飞机,风扇的直径越小,就比如说战斗机 风扇的直径就比客机的风扇的直径要小很多。

F22、F35的航空发动机都是涡轮风扇发动机,它们的核心机(可以理解为在风扇后面的涡轮喷气发动机)都是同一个,唯一的区别就是外面的风扇的直径不一样。

F35航发的风扇直径要比F22的直径要大得多,推力变大的同时也会引起速度下降,所以F22能飞2.2马赫,但是F35只能飞1.3马赫。

如果发动机的速度继续提高,达到音速2.5以上的时候,涡轮产生的阻力都会和推力抵消。

这种情况下,就需要把前面的涡轮压气机的部分取消掉,使用冲压发动机。

冲压的意思,就是在高速的情况下,气体经过进气道的压缩后,直接冲进发动机的燃烧室。

市面上的绝大多数航空发动机都只能在一定的工作状态(主要和速度有关)下才能发挥最佳的效率。

假如有一种航空发动机,在飞亚音速的时候使用涡轮风扇;在超音速的时候封闭外风扇,使用涡轮喷气状态;在高超音速的时候封闭涡轮使用冲压状态,那么这种航空发动机就叫做变循环发动机。

变循环发动机,有时又称为组合循环发动机,或者是自适应循环发动机。

SR71黑鸟的航空发动机就是一台变循环发动机。它是一个涡轮喷气发动机,在高超音速巡航的时候封闭涡轮让高速空气直接进入飞机尾部后面的燃烧室。

● 普惠J58(公司名称JT11D-20)变循环发动机。

普惠J58是为洛克希德A-12,随后为YF-12和SR-71飞机提供动力的喷气发动机。

但是受制于当时的技术条件限制,黑鸟的航空发动机是二重组合循环发动机,飞亚音速的时候效率很低。

目前,美国已经研制成功的最新变循环发动机是三重变循环发动机。

在亚音速的时候使用涡轮风扇,在超音速的时候使用涡轮喷气,在高超音速的时候可以使用冲压原理。

●5月13日,美国通用电气公司GE-XA100变循环发动机已经完成台架测试。

》变循环发动机将是未来第6代先进战斗机的标配。

未来的第6代先进战斗机,在追求隐身的同时,一方面要求在低空的情况下具有良好的机动性能,同时又有具有超过第5代战斗机的高超音速巡航速度,能够在大气层边缘巡航,甚至可以使用机载的导弹攻击高轨道的卫星。

一旦一种飞机能够飞到大气层边缘,以马赫数三进行巡航的话,通常的空空导弹就很难将其击落。

通常情况下,空空导弹和地对空导弹的动力飞行时间都很短。

火箭燃烧室里的燃料烧尽以后,导弹就是在做惯性飞行。在目标飞机做动作躲避导弹的时候,伴随着飞机的转弯,要大量的消耗动能,速度会急剧下降。

这就是为什么 SR71黑鸟高空侦察机从未被击落的原因。

美国在SR71黑鸟的基础上开发过一款YF12高速战斗机。

●YF12高速战斗机,具有低可探测性和内弹仓。

但是由于当时航空发动机的限制,yf12的低空机动性太差,只能用来做截击机。

而且由于外YF12的庞大机体只能部署在本土上使用,无法飞上航空母舰。后来由于 F14的成熟,使得美国航空母舰具有前出拦截前苏联轰炸机的能力,YF12最终被搁浅。

GE-XA10组合循环发动机的成熟,将会促成新一代黑鸟诞生。

当然,新一代的黑鸟肯定是战斗机,将以第6代战斗机的面貌出现。

》中国先进航空发动机现状。

我国成熟航空发动机的最高水平是涡轮风扇10,它的核心机是抄美国的CFM56。而cfm56是美国军用发动机F110的民用版本。F110发动机及其延伸型号,装配了F14、F16以及F15的部分型号。

涡扇10比美国装备F22的发动机F119要落后一代。

中国的航空发动机落后美国15年到20年水平,但是以前落后的更多,现在稍微赶上来一点。

应该说涡扇10是中国航空发动机的转折点,中国是借助制造WS10基本上进入了航空发动机的自由王国。

中国在研的航空发动机涡扇15就是对标F119的航空发动机,这个发动机已经比较成熟了。但是由于涡扇10的性能不断的提高,所以逼的涡扇15 在不断改。

装备涡扇15以后,歼20就可以使用二元矢量推力改成方的喷气口,改善尾部的隐身性能。

有关方面报道,我国第6代先进战斗机已经设计完成,可以在高空以三马赫巡航。达到这样的速度,必须要使用组合循环发动机。

我国的组合循环发动机需要加油了。

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