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時間:2019-02-22 11:19來源:老和山下的小學僧 作者:中國航空
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一、渦扇-10,WS10,俗稱太行發動機。

我們的第一臺大推力發動機,大涵道比結構,用于大型軍用飛機。延伸型號則裝備最先進的三代機,殲11B。看幾條官方公布的新技術:

1)“低壓渦輪兩級導向葉片空心、三聯整體無余量精鑄結構,與高壓渦輪對轉。”啥意思呢?如果所有的葉盤往一個方向轉,就會帶著發動機也朝一個方向轉,固定支架的壓力就很大;如果一個向左轉,一個向右轉,就可以抵消旋轉產生的力,這個道理很簡單。據說這種設計在此類發動機里很少見,但這對發動機葉片耐高溫沒啥幫助,也不能因此而多倒燃料。

2)“三級風扇為帶進氣可變彎度導向葉片的跨音速氣動設計。”啥意思?氣動是我們的強項嘛,不過這種設計還是提升不了發動機的層次。

3)“借鑒國際上先進的氣膜冷卻技術,大膽采用了復合氣冷空心渦輪葉片。”終于說到點子上了,葉片能承受更高的溫度,盡管倒燃料吧!

4)“納米氧化鋯熱障涂層技術應用于高壓渦輪導向葉片以及低壓一、二級導向葉片。”這個好理解,葉片更耐熱了,不錯不錯。

5)“第Ⅳ級和Ⅷ級高壓壓氣靜子葉片,首次實現高溫合金葉片的冷輥軋。”這個也不錯,同樣的材質,冷輥軋的性能會更好點。

6)“首次采用整體鑄造鈦合金中介機匣。”這是發動機最重要的承力結構,整體鑄造的強度壽命都會更好些。

總體來看,渦輪前溫度1747K,最大推力13-15噸,推重比大約8,有不少新的設計,估計已經用上那個最新的鈦鋁合金了。如果鎳基材料追上來,性能肯定還能升,現在雖比不上美帝,但也算是合格大流氓了。

二、渦扇-15,WS15,俗稱峨眉發動機。

尚未出世,為J20等四代機定制的小涵道比矢量發動機,“矢量”就是噴口能拐彎的意思。二三級風扇和前三級高壓壓氣機為整體葉盤,鈦合金材料;高壓渦輪葉片是所謂的國內第三代單晶材料,估計研發就是卡在這里了。

設計參數:渦輪前溫度1850K,最大推力16-18噸,推重比大約10。

對比一下美帝F35的發動機,全世界最牛逼的普惠F135:渦輪前溫度大約2000K,最大推力19噸,推重比11.7。強調一點:美帝是現役的,我們是研發中的。

簡單看一眼現役老裝備:渦扇-9“秦嶺”,推重比5.05,推力約5.5噸,裝備飛豹;渦扇-13“天山”,推重比7.8,推力約5噸,裝備梟龍,飛豹;渦噴-14“昆侖”,推重比 6.4,推力約5噸,裝備殲-8,殲-7系列;渦扇-500,用于無人機和巡航導彈,推力500kg。這是整體葉盤技術非常成功的應用案例,和西方差不多同一水平了。所以,我們這幾年的無人機和巡航導彈一個比一個叫的響。

 


 

渦輪葉片想要全面趕超美帝,或三五年,或一二十年,反正不可能一夜圓夢,就死了這條心吧!不過,我們這位老司機,彎道超車可是一把好手。發動機的彎道在哪兒呢?

若在大氣層內速度超過2倍音速,那些渦輪無論多牛逼,都會被離心力甩斷裂,于是就有了新套路:“沖壓發動機”。

速度快到逆天后,迎面吹來的風就比抽風機還要多,所以可以把那些亂七八糟的渦輪全扔了,就一個空牢牢的圓筒就行。這種發動機很輕,最多不超過1噸,但產生的推力卻可以達到30噸,功率相當于200個火車頭!沖壓發動機的原理,就決定了這貨只有在高速狀態下才能開啟,3倍音速以上的飛行器,基本都是沖壓發動機。請看渦噴發動機和沖壓發動機的區別:

 


 

因為不需要高溫高壓的葉片,我們一下子就活絡了,氣動外形可是咱強項啊!為什么我們的超音速巡航導彈、反艦導彈、防空導彈牛逼,這下明白了吧?

當然,這彎道超車也不是誰都能玩的,搞不好就得翻車,尤其是6馬赫以上的超燃沖壓發動機。這相當于在超音速的大風中點火(16級臺風的風速也就50m/s),非常容易熄火!

 


美國NASA研制的高超音速飛行器X-43A,最高速度達9.7馬赫,因為燃料無法持續的問題被放棄。后來的X-51A“乘波者”幾次試飛,雖然完成了超燃沖壓發動機的點火,但燃燒室氣流不均勻導致的燃燒不穩定也是個頭大的問題。

據說(我們的消息都要據說),我們的DF-ZF(美帝稱WU-14)已經穩定試飛N次了,有說法稱這貨已經超過美帝了。考慮到當年“錢學森們”留下的雄厚的氣動功底和近乎變態的風洞,再考慮到沖壓發動機不需要渦輪葉片,這說法可信度還是很高的。


 除了沖壓發動機,最后還有一種解決方案,可以自帶氧氣嘛。這也不需要抽風機了,也就沒有后續那一堆煩心事了!呵呵,這是火箭發動機。家家有本難念的經,這本經改日再念。


 
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