很多人都知道,目前全球最主流的航空發(fā)動(dòng)機(jī),其實(shí)是渦輪風(fēng)扇類型的。也就是當(dāng)今的大部分大型客機(jī),以及幾乎所有的現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)上,裝配的都是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)具有推力大、壽命長、相對省油的特點(diǎn)。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)又屬于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)技術(shù)分支。而二戰(zhàn)末期開始出現(xiàn)并且首次應(yīng)用的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)基本都是渦輪噴氣的類型。渦輪噴氣與渦輪風(fēng)扇兩種發(fā)動(dòng)機(jī)之間,最大的區(qū)別就是一個(gè)有外涵道而另外一個(gè)沒有外涵道。外涵道的氣流一般不經(jīng)過渦輪系統(tǒng),可以給發(fā)動(dòng)機(jī)起到整體降溫增推的作用。比如大多數(shù)民用客機(jī)上的大直徑渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),風(fēng)扇部分產(chǎn)生的推力可以高達(dá)整機(jī)推力的80%到85%;而渦輪部分的熱氣流只產(chǎn)生15%到20%的推力。可見風(fēng)扇外涵道,
對增推兼省油的作用相當(dāng)巨大。不過渦輪風(fēng)扇也有一個(gè)天然弱點(diǎn),這就是風(fēng)扇與外涵道都增大以后,基本只適合音速以下的飛行。如果進(jìn)入超音速狀態(tài),那么口徑過大的風(fēng)扇與外涵道就會(huì)產(chǎn)生巨大的飛行阻力;不但不能提高飛機(jī)的整體飛行速度,反倒會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)不能長時(shí)間的超音速。比如F35與配套的F120發(fā)動(dòng)機(jī)就是這方面的典型。F120發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎有當(dāng)代軍用大推中最大直徑的風(fēng)扇與涵道比,其裝機(jī)推力就可以高達(dá)18噸,最終有進(jìn)化到20噸級推力的潛力。20噸級單臺推力確實(shí)很嚇人,因?yàn)橹挥凶钚碌淖匀蛔冄h(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)才可以達(dá)到這個(gè)數(shù)值。畢竟F22A配套的F119發(fā)動(dòng)機(jī)的早期裝機(jī)推力還不到16噸級,即使再努力也很難越過18噸級。F120不費(fèi)吹灰之力就可以到18噸以上。但是如此巨大的推力,
卻讓F35系列最多維持50秒的1.3倍以下的超音速。如果持續(xù)時(shí)間再長,就會(huì)出現(xiàn)機(jī)體的嚴(yán)重氣動(dòng)破壞。這就導(dǎo)致F35系列的單發(fā)推力再大也只能是一種亞音速戰(zhàn)斗機(jī)。想飛超音速巡航是想都不用想的。由此可見,對現(xiàn)代先進(jìn)航發(fā)來說,也不能只看單機(jī)推力這一個(gè)指標(biāo),如何做到更小的涵道比之下,有更大的實(shí)際推力,才是努力的正確方向。航發(fā)的性能如何,還可以參考另外一個(gè)主要的參數(shù),這就是推重比。也就是發(fā)動(dòng)機(jī)推力與整備質(zhì)量之間的比例。比如全球渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)最大臺架試驗(yàn)推力是GE90創(chuàng)造的,高達(dá)56噸。但是GE90并非全球推重比最大的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。因?yàn)檫@種大渦扇的整備質(zhì)量高達(dá)7.5噸以上。因此GE90的最大推重比只有7.46,明顯低于F119等4代大推,更低于一些最新的4代中推。目前,
一些性能一流的軍用中推,最大推重比已經(jīng)基本到了11以上,正在向12到13邁進(jìn)。而第5代的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī),推重比到15僅僅算合格,發(fā)展到17到18才算真正達(dá)標(biāo)。也就是本身僅僅1.5噸級的發(fā)動(dòng)機(jī),會(huì)產(chǎn)生25噸到27噸級的極限推力!那么渦輪風(fēng)扇式發(fā)動(dòng)機(jī)的極限推重比在哪里呢?這個(gè)還真不好說。不過可以參考目前推重比最大的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī),最大推重比可以高達(dá)55!從這一點(diǎn)來說,現(xiàn)代渦扇的最大推重比到20還是可以期望的。而推重比18的新航發(fā),長耳朵家已經(jīng)在研;推重比20的已經(jīng)開始預(yù)研。至少可以滿足6.5代機(jī)的裝備要求!
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