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推力增加47%,中国变模态发动机的性能有多么“变态”?
如果把它装到歼16上,最大航程将会达到6000公里,而歼20则会飞得更远。成飞50吨级的六代机装上这款发动机的话,航程可能会突破1万公里,作战半径4000公里左右。
该实验团队对外公布的数据是单台发动机加力推力可以达到21吨,有消息表明,在测试过程中实际能达到25吨。在增加推力的同时,它的油耗相比于老式的涡扇发动机减少37%,这个数据实在是太逆天了。
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很多人以为这款发动机就是老美一直心心念念的变循环发动机,其实并不是,结构完全不一样,不论是从概念上还是从技术上看,它都是全新的。
其研制工作主要由中国科学院工程热物理研究所牵头,国内各大发动机集团参与协作。目前,该发动机据称已成功完成了高空台测试,这是新型发动机从原理验证走向工程应用的关键一步,标志着其核心性能已在模拟的真实飞行环境中得到初步检验。
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中国的变模态技术并未改变涵道结构,其创新焦点在于燃烧室的工作模式。它通过在传统主燃烧室之外引入级间燃烧室和外涵道燃烧室等设计,实现了发动机工作模态的智能切换。简单来说,它更像是在一台发动机内集成了多种“燃烧配方”。
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为为什么要搞的这么复杂?
喷气式发动机刚问世时,外面只有一个壳,里面套着压缩机、燃烧室和尾喷口,这样的也叫涡喷发动机。它其实并不落后,同直径情况下推力大、结构简单、重量轻。在高空高速情况下使用比较好。可这玩意儿是个“油老虎”,在亚音速飞行时油耗非常大,严重影响了战斗机的综合性能。
所以大致在上世纪五六十年代,各国都积极研发带有外涵道的涡扇发动机。这种发动机简单来讲就是在涡喷的外面再套一个壳,前面加一个大风扇。
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涡扇发动机的进气有一部分是进入压缩机,在核心机里参与燃烧,还有一部分从外涵道经过,这一部分也可以提供相当大的推力。
它的好处就是省油,但是在高速情况下,发动机会受到限制。
为了平衡,现代战斗机一般使用的是小涵道比涡扇发动机。比涡喷省油,但是没有民用航空或者是军用运输机那种大涵道比的发动机省油。
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涵道比越大,航空发动机的热效率越高。那有没有这样一种发动机,在亚音速时,它的涵道比大,在高超音速时涵道比小,这种发动机的涵道比并不固定,是可以调节的?
这样的发动机就是航空专家一直在寻找的可变涵道发动机,变循环发动机是可变涵道发动机的一种。
美国最新的变循环发动机型号是XA100,它采用自适应循环技术,通过调节前后可调面积涵道引射器和模式转换阀,改变内外涵流通面积,实现亚声速大涵道比、超声速低涵道比增推,气流按需分配,涵道比连续可变。这一套机构重量大、控制复杂,所以XA100进度缓慢。
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中国这次是走出了不同的技术路线,显然,这样的发动机会极大提升我国战机的实力。它不是某一种发动机的性能提升,而是从0到1的颠覆性创新。用这样的技术可以造出不同机型的发动机,比如歼16和歼20可以装两个,歼10C可以装一个,那它们的战斗力会更猛,歼36装三个,动力有冗余也没有关系。
中国以后的战斗机都是耗电大户,更加先进的雷达、激光武器和 AI系统会上机,这些子系统都需要消耗大量电能,好的发动机更省油,会为六代机带来巨大优势。
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如果再利用这种技术研制一款大型的变模态发动机,装在中国下一代战略轰炸机上,让轰炸机也能像隐身战斗机那样实现超音速巡航,对世界的震撼将是巨大的。
除了这种变模态发动机,在航空发动机领域还有两个大招没有放出来,一个是斜爆震发动机,另一个是旋转爆震发动机,这两款发动机的燃烧方式都与上面的不一样。
以前总有人贬低中国发动机不行,战机有“心脏病”。现在我们的科研工作者用实际行动证明,外国人能做到的,我们也能做到,他们做不到的,中国人还能做到。
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