第09版:兵器大观 PDF版下载

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■本期观察:王思博

自飞机诞生以来,其动力系统一直在发生着变化。与之相适应,战机发动机也在不断更新与演进。根据发动机的不同,当前固定翼战机可分为三种:涡桨(涡轮螺旋桨发动机)战机、涡喷(涡轮喷气发动机)战机和涡扇(涡轮风扇发动机)战机。对固定翼战机所用的发动机,有军迷亲切地称其为“涡氏三兄弟”。那么对战机来说,这三兄弟都有什么样的功能与作用呢?

涡桨战机

A-29“超级巨嘴鸟”

从工作原理上讲,三兄弟基本相同:将气体压缩,与燃油混合后燃烧,产生高温高压气体做功产生力,其最基本的结构都是压气机、燃烧室和涡轮。

其中,最早“出生”的涡桨发动机是“老大”,它的到来标志着航空发动机从活塞时代步入燃气轮机时代。涡桨发动机是通过涡轮带动螺旋桨转动,其转速和功率远优于活塞式发动机。涡桨发动机在亚音速条件下具有稳定性好、寿命长、高效、节能、功率大等特点,成为许多大型战机动力系统的首选。但是它也有局限性,比如无法突破音障实现超音速飞行等。二战结束后,螺旋桨战斗机逐渐走向没落。如今,依然有一批螺旋桨战机活跃在军事舞台上,其中较有代表性的就是A-29“超级巨嘴鸟”。该战机使用的是由惠普公司生产的PT6A-68C涡桨发动机,并凭借其长航时、远航程、高效率,成为世界上较受欢迎的教练机和轻型攻击机之一。

涡喷战机

米格-25战斗机

为突破音障,三兄弟中的“老二”—涡喷发动机应运而生。涡喷发动机去掉了螺旋桨发动机传统的大直径风扇结构,变成了涡轮驱动压气机,解决了风扇尖端部分速度先超过音速以及音障无法突破的难题。涡喷发动机的推力全部来自燃烧室喷出的高温高压燃气,喷气速度高,高空高速性能好,但是低速时耗油相对较高,较适合长时间高速飞行的战机。“老二”的到来让战机进入喷气时代,苏联上世纪60年代生产的米格-25战斗机是其中的典型代表。米格-25战斗机使用的是R-15B-300涡喷发动机。这型发动机的使用,成功使米格-25战斗机成为世界上首型最大飞行速度超过3马赫的战斗机。

涡扇战机

JAS-39“鹰狮”战斗机

“老三”涡扇发动机来得最晚。它是在涡喷发动机基础上改进而来的一种发动机。其结构可以简单地理解为在涡喷发动机基础上加装了外围通道。涡扇发动机的风扇将吸入的气流一部分引入压气机(称“内涵道”),另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向后排出(称“外涵道”)。外涵道与内涵道空气流量的比值就是涵道比。从这个角度来看,涡桨发动机的外涵道相当于涡扇发动机外涵道无限扩大,涡喷发动机没有外涵道,涵道比为零。涡扇发动机的涵道比介于两者之间,使其一定程度上兼顾了“老大”低速状态时的经济性、大推力,以及“老二”的高空高速性能。涡扇发动机是当今世界上综合性能最强大的发动机,也是应用最为广泛的发动机。瑞典JAS-39“鹰狮”战斗机使用的是F414G涡扇发动机,推力强大,在不打开加力燃烧室的情况下,仍可拥有超音速飞行能力。

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