英国航发巨头的传奇杰作:飞马发动机是鹞式动力源泉

2017-01-12 17:48

对于无法装备大型航母的国家,或者对于有大型两栖攻击舰的国家而言,短距/垂直起降(STOVL)战斗机充满了诱惑。实现垂直起降并不是一件容易的事情,首先得有一颗强悍的“心脏”。世界首款实用型的STOVL战斗机鹞式采用的“飞马”发动机,正是这样一颗“心脏”。

“飞马”由英国发动机传奇巨头罗尔斯-罗伊斯公司(以下简称RR)研制,安装在1957年英国霍克飞机公司和布里斯托尔航空发动机公司研制的P.1127 STOVL飞机上。1966年8月,装有第一台生产型飞马-6发动机的鹞式战机首飞。1975年飞马-11型开始研制,1979年9月投入使用。后续装备鹞式战机的成熟动力,是飞马11-21(Mk103),推重比7.01,和海军型飞马11-21(Mk104),推重比6.83。

飞马发动机示意图

飞马属于推力转向涡扇发动机,推力换向方案为:旋转排气喷管。发动机采用双转子反向旋转消除陀螺力矩,改善悬停和过渡飞行时的稳定性。飞机垂直起降时,喷管由水平方向转向,机身前后有4个可旋转0°~98.5°的喷气口向下喷气,产生垂直升力。这样,发动机既提供升力又提供推力,在垂直/短距起落、悬停和过渡飞行时,操纵性和稳定性完全由喷气反作用操纵系统控制。

飞机垂直起降时,喷管向下喷气

优点:该方案的最大特点是“升推一体”,即巡航推力和垂直升力均由一种发动机承担。结构简单、紧凑,推进系统死重小,短距起降性能好,甚至具有垂直起飞的能力。有兴趣的朋友可以看看施瓦辛格多年前的一部老片《真实的谎言》,其中有鹞式战机的经典起降场面。

缺点:由于后喷管喷出的是热燃气,导致排气再吸入问题严重;因为垂直起降时悬停高度低,贫氧高温喷流从地面反弹,容易再次被发动机吸入,降低发动机效率,甚至造成喘振。垂直起飞非常费油。据说鹞式一个垂直起飞,1/4的内油就用完了,作战半径也就100公里左右。

鹞式飞机的喷流示意图

此外,飞马发动机横截面大,导致超音速阻力大,鹞式因此始终是亚音速战机;此外,由于喷口面积和加力可调导致控制系统非常复杂。也是一个技术难题。

2010年12月15日,英国最后一个“鹞”式中队退役,美国的AV-8也将步后尘。

飞马发动机的装机情况

不过AV-8B的退役,并不意味着飞马发动机的终曲。1990年初,RR和美国普惠(以下简称PW)合作定型了最新的“飞马”11-61发动机,推力为105.8千牛,未来推力将达到137.7千牛(早期型号的推力只有84.51千牛),预期推重比达到8,可使战机达到1.6马赫的速度。假以时日,或许飞马可以再度腾空翱翔?

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