谈谈变循环航空发动机 自适应循环航空发动机

谈谈变循环航空发动机



谈谈变循环航空发动机 自适应循环航空发动机
目前世界各国的先进战--机,普遍装备的是涡轮风扇发动机,与之前的涡轮喷气发动机相比,涡扇发动机的单位推力并没有多少提高,其主要的优势是油耗低。但是,涡扇发动机前面顶着一个风扇,迎风面积大,空气经低压涡轮分流后,高压涡轮单位功率相对降低,直接影响推力,不利于飞机的超音速飞行。如何解决这一问题,美国人采取的方式是“变循环”。

所谓变循环,简单说,就是在飞机亚音速飞行时,发动机采用涡扇方式循环,而在超音速飞行时,则变为涡喷方式循环。通用公司研发的F-120和F-136,就是两款变循环发动机。它设计的巧妙之处,就是在发动机的外函道前后设置活门,利用活门的开关改变空气流程。在亚音速飞行时,前活门打开,让气流同时经过内外函道高低压转子,然后后活门打开,内外函道气流汇合,从尾喷口喷出,这是典型的涡扇循环方式。而超音速飞行时,前活门关闭,将外函道堵死,让气流全部经高压转子进入高压压气机,高压空气经内函道与燃料混合燃烧后由尾喷口喷出,再适时打开后活门,让少部分气流进入外函道,以冷却发动机,这样就变成了涡喷循环方式。这样,较好地实现了亚音速巡航省油,超音速巡航劲大(不用开加力)的目标。

然而,如此先进的发动机,却没有得到美国政府青睐,在其“先进战术战斗机计划”(ATF)中,美军最终选择了普惠公司的“F-119”。这反映出美军方一贯务实的态度,因为在当时,发动机变循环技术过于超前了,存在一定的风险。但是,美国政府并没有终止对此项研究的继续投入,2012年11月,通用公司和普惠公司获得了政府超过6.8亿美元的合同,用以演示验证“风扇自适应变循环”发动机技术。据有关媒体披露,这次验证的相关技术,将在2020年左右达到实用状态,既有可能应用于现有的F-35战机,也可能配套未来的第六代作战飞机使用。


  通用公司这次推出的变循环方式与之前不同,采用的是“三函道”,该技术全称是“变前端可旁通三函道”架构技术。大家从上图中(箭头)可以清楚地看出,与F-120、F-136使用活门改变气流流程的两函道方式相比较,这款发动机有了第三个外函道,但是函道比并没有很大的增加。此函道的第三股气流,由自适应风扇产生,关闭外函道,可以提升起飞和超声速阶段的推力;打开外函道,则能降低巡航和留空时的燃油消耗率。此外,有了外函道,可极大改进发动机的热管理及进气道压力恢复能力,减小发动机内的气流阻力,提高气动效率,从而大大增加发动机的功率。

美国拥有如此杰出且永不枯竭的创造力,真让人羡慕。

  

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