歼20性能受制于发动机,后续发展只有这样才能补齐该短板

刚刚过去的巴黎航展上,达索公司和空客公司牵头的下一代战斗机——NGF揭幕,这项德法西三国的框架协议,可以说是“震动”军机届。一方面,这是一直“独立自主”的法国与德国、西班牙的联合,另一方面大家再次聚焦下一代战斗机是什么样的?

关于NGF的技术展望,目前公开的一个技术要点就是变循环发动机VCE,来在法国赛峰与德国MTU的联合研发。变循环发动机,不只是被法德视为下一代战斗机的动力,此前的美国四代机的研制上就曾有YF-23的YF120变循环发动机,以及美国发布的第五代战斗机技术路线上也选定了变循环发动机。

图注:YF-23

变循环发动机是什么?这就要从喷气时代的初始,涡喷发动机说起。

涡喷发动机的推力完全来自于经燃烧室燃烧后喷出的高温高速气流,而近一步发展的涡扇发动机,主要推力是来自于由涡轮驱动的风扇气流,风扇推动的一部分气流未经燃烧室加热,直接从涡轮机组外侧的通道喷出,即外涵道射流,而将空气直接引入燃烧室燃烧并喷出的称为内涵道射流。

涡扇发动机的这个内外涵道空气流量之比就是“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。

图注:客机的涡扇发动机涵道比很大,低空低速性能更高,也更省油。

那么涡喷发动机就是没有外涵道,涵道比为零,也就是高空高速性能最好。所以,涡喷更适合装备执行持续高马赫数飞行任务的战机,涡扇更适合装配执行低马赫数、长航程任务的机型。

那么,涡喷和涡扇的两方面优势如何兼顾兼得?

此前的实现方式是变后掠翼,而如今变循环发动机的技术突破,正是大方向。变循环发动机,变的是发动机的空气流量、增压比、涵道比等循环参数,而核心正是发动机的涵道比!原理的背后,是发动机相关部件的几何形状、尺寸或位置的改变,来改变气体流路结构。而在这原理我们都懂了的背后,是设计到工艺,再到材料的,处处是难点。

图注:YF-23未能最终成型,但这不能抹杀变循环发动机的未来。

目前公开的消息里,只有行业巨头的GE通用电气在变循环发动机领域取得了一些实质性成果。所以,这些年国内外媒体都没少谈论下一代战斗机,包括说随着我们的歼-20入役空军,我们兴奋地讨论着展望着再下一代的战斗机是怎样的?

图注:行业巨头GE在变循环发动机领域的领先还在于已经开始自适应循环发动机的研究。

而冷静来看,不论是下一代战斗机是有人还是无人,是如何隐身性能全面,如何电子系统先进,我们都绕不过这个“心结”发动机。毕竟目前在歼-20上,我们还没有等到公开的好消息。对于发动机这一短板,在我国下一代战斗机的发展上,还免不了让大家“操心”纠结,毕竟仅就时间节点来说,在这方面的发展就比行业巨头有着10年以上的落差了。

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