变循环发动机呼之欲出,未来战鹰的“心脏”有多强?

来源:中国军网综合作者:李容辰责任编辑:柳晨
2018-04-13 09:28

“变”之道如何实现

现代战斗机大都采用涡扇式发动机。在涡扇式发动机中,风扇吸入空气后,一部分空气进入核心发动机(也称内涵道)与燃料混合燃烧后排出;而另一部分空气被风扇吸入后,绕过核心发动机进入外涵道,不进行燃烧,直接与内涵道内产生的高温气体混合后排出,形成推动飞机前进的推力。

由于自外涵道流入的大量气流降低了总体喷气的平均速度和温度,大涵道比(通过外涵道的空气流量与通过内涵道的空气流量之比称为涵道比)发动机具有较高的推进效率和热效率,意味着在等量燃料量下能产生更大的推力。但是,大涵道比发动机较大的风扇体积,直接导致发动机受风面积加大,阻力剧增,不利于高速飞行。

主流的军用涡扇式发动机多采用小涵道比,以求得在油耗和速度之间的折中。而以较低速飞行且侧重经济性的民用航空发动机多采用大涵道比发动机,如波音787的劳斯莱斯瑞达发动机涵道比为10∶1。

“鱼”和“熊掌”可以兼得

在普通涡扇式发动机上,内、外涵道结构固定,因而无法改变涵道比。变循环发动机通过改变涵道比,同时兼容大、小涵道比的优点,满足了在不同作战环境下的需求。原理在于其有多路涵道,可通过涵道上的活门开关,改变进入内、外涵道的空气流量,实现适应不同作战背景的灵活切换。通过调节涵道比,航程和速度不再是不可兼得的“鱼”和“熊掌”,战机在高速和低速时都能获得性能优势。

从螺旋桨发动机到涡喷发动机,战机进入了“更高更快”的喷气时代;从涡喷发动机到涡扇发动机,空战从“高空高速”迈入强调“能量优势”的第三代战斗机时代。战机发动机的每一次重大技术革新,都改变了空中军事力量对比。在可以预见的将来,变循环发动机将使战机同时获得航程和速度的提升,形成新的空中优势。

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