新一代主力涡扇的最高指标不是推力18吨

Question

如题所述

Answer 1

新一代主力涡扇发动机的最高指标并非仅仅是推力达到18吨。实际上，全球最流行的航空发动机属于涡轮风扇类型，这种发动机被广泛应用于大部分大型客机和几乎所有战斗机上。涡轮风扇发动机以其高推力、长寿命和相对省油的特点而闻名。作为涡轮喷气发动机的一个分支，涡轮风扇发动机与涡轮喷气发动机最主要的区别在于是否有外涵道。外涵道的存在可以使气流不经过涡轮系统，从而降低发动机温度并增加推力。例如，大型民用客机上的大直径涡轮风扇发动机，风扇部分产生的推力可以占到整机推力的80%到85%，而涡轮部分的热气流只产生15%到20%的推力。
然而，涡轮风扇发动机也有其固有的弱点。当飞机达到超音速状态时，过大的风扇和外涵道会产生巨大的飞行阻力，不仅无法提高飞行速度，反而可能导致飞机无法长时间维持超音速飞行。F-35和其配套的F120发动机就体现了这一问题。F120发动机拥有军用大推力发动机中最大的风扇直径和涵道比，其装机推力高达18吨，甚至有潜力进化到20吨级的推力。尽管20吨级的单台推力非常惊人，但F35系列飞机最多只能维持50秒的1.3倍以下超音速飞行，继续超音速会导致严重的气动破坏，使得F35系列飞机只能作为一种亚音速战斗机，无法实现超音速巡航。
因此，对于先进的航发来说，不能仅仅关注单机推力这一指标，更重要的是在更小的涵道比下实现更大的实际推力。航发性能的另一个主要参数是推重比，即发动机推力与整备质量之间的比例。例如，GE90发动机创造了全球涡扇发动机最大的台架试验推力，达到56吨，但其整备质量高达7.5吨以上，因此其最大推重比只有7.46，明显低于F119等第四代大推力发动机，更低于一些最新的第四代中推力发动机。一些顶尖的军用中推力发动机，其最大推重比已经达到11以上，甚至正在向12到13迈进。第五代变循环发动机的推重比达到15才能算合格，17到18才是真正达标，这意味着1.5吨级的发动机可以产生25吨到27吨级的极限推力。
那么，涡轮风扇式发动机的极限推重比是多少呢？可以参考液体火箭发动机，其最大推重比可达55。现代涡扇发动机的最大推重比有望达到20，而推重比为18的新航发，我国已经在研发之中，推重比为20的发动机已经开始预研。这些发动机至少可以满足未来第六代战斗机的装备需求。