解析：殲-31戰機發動機為何「濃煙滾滾」？

資料圖：殲-31發出滾滾黑煙。(圖片源於網路)

最近一段時間，中國的軍事網站和論壇上開始流傳殲-31戰機飛行的最新視頻和圖像，引起廣大軍迷和國內外媒體關注。1月19日，有媒體報道稱，美國軍事專家認為，上次試飛時，殲-31的發動機冒出滾滾黑煙，對希望避免在空戰中被過早發現的戰鬥機飛行員來說，是個巨大的不利因素。相比之下，最近重裝亮相的殲-31似乎配備了更好的無煙發動機。

對此，科技日報記者就航空發動機冒黑煙的相關知識性問題採訪了軍事專家王明志。他指出，航空發動機冒黑煙涉及到發動機的工作原理問題，一般在兩種情況下會產生髮動機冒黑煙現象：一是富油和貧油，富油和貧油的可燃氣體在燃燒時都會產生冒黑煙的現象；二是發動機燃燒中出現的積碳現象。「在各種航空發動機上都不同程度地存在富油和貧油現象，積碳的情況有時嚴重些，有的程度稍輕。」

記者搜集到的一些圖片顯示，飛機冒黑煙的現象普遍存在，無論是美軍的KC-135空中加油機，還是B-52戰略轟戰機，亦或是F-16戰鬥機，都存在冒黑煙的現象。這究竟是什麼原因導致的呢？

王明志解釋說，航空發動機工作時，需要燃料與空氣進行充分混合形成可燃氣體，在燃燒室里進行燃燒，這一點與普通發動機的原理是一樣的。這其中，有一個數值很關鍵，叫油氣比，即可燃氣體中燃料和空氣混合的比例。當油氣比達到一個優化值時，可燃氣體的燃燒效率最高，相應產生的推力也會最大。如果油氣比過高，即油的比例過高，空氣比例過低，就會產生富油的現象；如果油氣比過低，即油的比例過低，空氣比例過高，則會產生貧油的現象。富油和貧油時，可燃氣體的燃燒都不充分，發動機就會出現冒黑煙的情況。

「航空發動機還有個比較複雜的問題是，它工作的條件有可能在一萬多米的高空，也有可能在兩三百米的低空或超低空，而發動機的油氣比一般是按照飛機最適合飛行的高度進行最優化調節的。打個比方，這個飛機適合於中空飛行，那麼它就要按照正常飛行高度時的大氣壓力、飛行速度及所需推力等參數進行最優化調節。一旦飛機飛行時不在這個高度，就有可能出現貧油或富油的情況，在這種條件下就會出現不同程度的發動機冒黑煙現象。」他說。

「如果出現貧油和富油的情況，表明發動機不是工作在最優的狀態，必然導致發動機的工作效率在一定程度上有所下降，比如推力下降。」王明志指出。

另外一個可能的原因是積碳，發動機在長期工作的過程中，由於油料燃燒會產生一定程度的微小碳顆粒，這些碳顆粒會附著在發動機燃燒室的後部或者噴管處。那麼，發動機在飛行過程中，積累到一定程度的碳顆粒有可能會被高速、高溫的噴射氣流給帶出來。這樣也會在外面看到類似於冒黑煙的情況。

記者注意到，兩年前第一款殲-31試飛時發動機拖著濃煙，但是在第二款殲-31試飛時濃煙消失。有分析認為，殲-31還在驗證過程中，很多飛行參數都在不斷摸索，如今經過改進，性能提升是顯而易見的。也有人認為，飛機似乎使用了新型發動機。

對此，王明志表示：「至於是否更換了發動機，現在並不掌握相關情況。但是解決發動機冒黑煙的問題涉及到很多因素，其中一個方面是優化發動機可燃氣體的油氣比。這需要對發動機的控制與調節系統進行一定的改進，使可燃氣體的油氣比隨飛機飛行高度的變化進行相應的調整，這樣發動機油氣比就能保持在最優的狀態，從而緩解發動機冒黑煙的情況。」