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如果想,我们是可以整出图-160的发动机的

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  在之前的一个文章中《中国现有技术能仿制图160吗?能造出来,但已经不实用 》提到了我们是有能力制造出图-160的发动机的,甚至还可以比图-160上面的NK32发动机更高效。就有很多粉丝提出了疑问来了。

  今天恰好有时间,就聊聊喷气式发动机吧。

  其实从严格意义上来说图-160的发动机并不是一款合格的航发。


  大家有没有注意到当图-160起飞的时候,身后的烟雾都是黄色的。


  拉着黄色的尾烟起飞是NK32发动机的一个特有现象。其实当年苏联人也是在搞大力出奇迹的事情。


  很多苏系列的飞机在起飞的时候好像是烧煤的感觉,一片黑烟让人不由得想喊“长老收了神通吧~”,而到了图-160上面大家不仅发现这型号飞机不仅是烧煤还是烧的是高硫煤的感觉。


  烧高硫煤并且脱硫坏掉的烟囱

  为什么会有航空发动机冒烟的现象,其实道理很简单——就是燃料燃烧不充分。

  而如果喷气机冒了黄烟其实是表现出一架喷气式发动机在低工况下燃料燃烧不充分导致了氮氧化合物(NOx)超标。

  其实不仅仅是图-160有排放NOx的现象,很多飞机的喷气式发动机在特定的情况下都有氮氧化合物超标排放的可能性。


  但是像图-160这样在几乎每次起飞的时候大张旗鼓的排放氮氧化合物的现象还是很少见的。毕竟飞机排放出的氮氧化合物和水结合会生成硝酸、亚硝酸等有害物质,是重要的环境污染源,普通飞机发动机如果按照图-160的排放,只怕是世界上没有任何一个机场的环境监测部门会让这架飞机起降。图-160也就是仗着军机的身份肆无忌惮了一把而已。

  从图-160巨大的氮氧化合物排放,我们就能知道下面的一个设计问题:

  氮氧化合物的产生是由于发动机压气机中的氧气并没有在燃烧室内被燃料消耗掉,在高温高压下,氧气和空气中的氮气起了化合反应而生成一氧化氮、二氧化氮、五氧化三氮等物质,最主要的原因除了燃料的配比低于氧气量之外,就是涡轮前温度过低导致了。

  燃料配比的问题可以依靠每次注入发动机的燃料量所改善,一般的情况下富油燃烧或者贫油稀薄燃烧得以改善,这不是难解决的。但涡轮前温度低的问题就不是靠油量的改变来解决的了,这就和发动机的设计有直接的关系了。

  在《中国现有技术能仿制图160吗?能造出来,但已经不实用》提到的“如果采用牺牲一定的发动机推重比,将发动机直接放大是可以做到NK32的水平的,推力问题其实我们也可以解决掉。”其实也是来源于此。


  图-160上面的NK 32发动机其实结构并不复杂。


  这是一个典型的加力三转子低旁通涡轮风扇喷气发动机,其实它的起源来自于NK 22,这是一款用在图-22上的发动机,也是由库兹涅佐夫所研制的。


  NK 25

  大家如果去看,NK 22和NK 32除了从尺寸上的差别,几乎就找不到不同点了,提到NK 22(25)其实还得说NK 8引擎。


  NK 8

  NK 8引擎是一个小尺寸的两级压气机引擎,为了扩大输出功率,将NK 8加长,增加了一级压气机和一级燃气涡轮,就成了NK 22。在NK 22的基础上加大了直径就搞出来了NK 25和NK 32。

  发动机的尺寸从NK 8的1.4米,再到NK 22的1.5米,再到NK 25的1.7米再再再到了NK 32的1.78米一路攀升上来。从结构上来看,NK 8的双压气机结构到NK 22的三压气机结构后,后面的几种发动机的型号其实都是老设计的同比例放大。

  “放大”这件事在苏联时期几乎是屡试不爽的,科技水准上不去的情况下,简单粗暴地放大一点点尺寸,牺牲了一定的推重比,但是带来的更高的推力。这也就成了NK 32诞生的一个基本原则。是一个量变,并不是质变。




  但是到了NK 32的时候,单纯的放大就导致了物理学上的限制。涡轮的尺寸是很难无限放大的,这就带来了涡轮高速旋转的时候尖端超音速的问题。一旦涡轮叶片的尖端在高速旋转的时候达到了音速,就会在涡轮发动机内导致激波的产生。这时候涡轮的效率就会严重降低。

  于是呢,库兹涅佐夫设计局也就采取了另一个更简单粗暴的方式,在低工况的条件下,降低发动机的转速。这也就直接导致了NK 32发动机在低工况的时候由于低转速导致压气机压缩空气不足,以至于涡轮前温度降低。最后就是大家看到的冒黄烟的效果了。

  为了获得足够大的推力,即便是冒黄烟战斗民族也忍了。

  其实这也是W君当时说我们能造出NK 32级别发动机的一个立足点。如果我们也能“忍”,那么在现在的涡扇-10或者涡扇-20的基础上同比例放大也是可以达到NK 32级别的动力水准的,这个件事并没有什么神秘的地方,也不算是航空工业上跨不过去的门槛。现在我们的WS10最大的直径才1.16米,可扩充的战略空间还是十分巨大的呢!所以说只要想就真能做,只不过就看你能不能忍住我们的发动机也冒黄烟不吐槽了。

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