展望我國殲20後續戰機的發展,這一方面的長期短板如何彌補
剛剛過去的巴黎航展上,達索公司和空客公司牽頭的下一代戰鬥機——NGF揭幕,這項德法西三國的框架協議,可以說是「震動」軍機屆。一方面,這是一直「獨立自主」的法國與德國、西班牙的聯合,另一方面大家再次聚焦下一代戰鬥機是什麼樣的?
關於NGF的技術展望,目前公開的一個技術要點就是變循環發動機VCE,來在法國賽峰與德國MTU的聯合研發。變循環發動機,不只是被法德視為下一代戰鬥機的動力,此前的美國四代機的研製上就曾有YF-23的YF120變循環發動機,以及美國發布的第五代戰鬥機技術路線上也選定了變循環發動機。
變循環發動機是什麼?這就要從噴氣時代的初始,渦噴發動機說起。
渦噴發動機的推力完全來自於經燃燒室燃燒後噴出的高溫高速氣流,而近一步發展的渦扇發動機,主要推力是來自於由渦輪驅動的風扇氣流,風扇推動的一部分氣流未經燃燒室加熱,直接從渦輪機組外側的通道噴出,即外涵道射流,而將空氣直接引入燃燒室燃燒並噴出的稱為內涵道射流。
渦扇發動機的這個內外涵道空氣流量之比就是「涵道比」,涵道比越小,高空高速性能越好,涵道比越大,低空低速性能越好。
那麼渦噴發動機就是沒有外涵道,涵道比為零,也就是高空高速性能最好。所以,渦噴更適合裝備執行持續高馬赫數飛行任務的戰機,渦扇更適合裝配執行低馬赫數、長航程任務的機型。
那麼,渦噴和渦扇的兩方面優勢如何兼顧兼得?
此前的實現方式是變後掠翼,而如今變循環發動機的技術突破,正是大方向。變循環發動機,變的是發動機的空氣流量、增壓比、涵道比等循環參數,而核心正是發動機的涵道比!原理的背後,是發動機相關部件的幾何形狀、尺寸或位置的改變,來改變氣體流路結構。而在這原理我們都懂了的背後,是設計到工藝,再到材料的,處處是難點。
目前公開的消息里,只有行業巨頭的GE通用電氣在變循環發動機領域取得了一些實質性成果。所以,這些年國內外媒體都沒少談論下一代戰鬥機,包括說隨著我們的殲-20入役空軍,我們興奮地討論著展望著再下一代的戰鬥機是怎樣的?
圖註:行業巨頭GE在變循環發動機領域的領先還在於已經開始自適應循環發動機的研究。
而冷靜來看,不論是下一代戰鬥機是有人還是無人,是如何隱身性能全面,如何電子系統先進,我們都繞不過這個「心結」發動機。畢竟目前在殲-20上,我們還沒有等到公開的好消息。對於發動機這一短板,在我國下一代戰鬥機的發展上,還免不了讓大家「操心」糾結,畢竟僅就時間節點來說,在這方面的發展就比行業巨頭有著10年以上的落差了。
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