第257章 大涵道涡扇发动机(1 / 2)
一款飞机发动机的性能好不好,通常首先就是看它的推力大小,然后在这基础上追求省油。
但问题来了,
根据F(推力)=W*(C1出口气流速度-C0飞机速度)以及效率n=2/1+(C1/C0)两个公式可以得出的结论:
发动机出口气流速度C1越快,推力越大,但相应的效率就低。
除了这个问题,飞机在不同的飞行高度和速度下,涵道比也有非常大的影响,比如对于小涵道比的战斗机来说,涵道比超过0.7,更适合低空,涵道比低于0.5,更适合高空。
所以省油和推力,大涵道比和小涵道比,本身就是一个矛盾,很难做到各方面兼顾,而这其实还只是设计航发的时候,各种需求与技术的矛盾之一。
每一个看似细微的设计改变,背后都是需求和技术权衡妥协的结果。
当然,技术是在不断发展的嘛,科研也讲究一個大胆假设,小心论证。
以客机和运输机的大涵道涡扇发动机为例,它们的进气口风扇只有一个,并且直径通常都在三米以上,因此可以吸入非常多的空气,其中大部分都进入了外涵道,提供了发动机85%以上的推力。
因此对于大涵道发动机来说,扩大外涵道与风扇直径来增加推力的效果非常明显,F35上的F135发动机就是这么干的。
但副作用也很明显,外涵道与风扇直径太大,迎风阻力就大,因此大涵道比的飞机,很难进行超音速飞行。
于是就有人提出了个疑问,既然飞机在起飞或者格斗的时候,需要小涵道比获得更大的推力和速度,巡航的时候又追求大涵道比追求省油和续航,
那如果弄一台可变涵道比的发动机,岂不是完美解决了这个问题?
理论上确实可行,涡扇发动机说白了,就是两个直径大小不一样的筒子套在一起,只要造个大小可以伸缩的外筒子和风扇,一台可变涵道比的发动机就出来了。
但就是这原理看似简单的东西,真想做出来难如登天。
这东西一听名字就知道,结构肯定非常复杂,先不说能不能做出来了,光是在高温高速的发动机里面,加了这么多的系统和零件,可靠性和寿命就是老大难的问题。
因此到目前为止,各国都还只是处于初期研发阶段,真正能拿出来的可变涵道比发动机,一个都没有。
相较于一听就难度极高的可变涵道技术,变循环技术则相对简单,也好理解。
变循环目前有两个方向,
一个是根据情况,启用或停用加力燃烧室,而加力燃烧室其实就是在内涵道和外涵道喷出的冷热气体交汇处,再加一个喷油燃烧装置,利用空气中没有消耗掉的氧气再次燃烧,提高推力,在这种状态下,整台发动机其实和涡喷已经没有什么区别了。
另一个则是直接通过增加几个气体的阀门,来控制进入内外涵道的气体比例,需要高推力起飞或突防的时候,就把大部分的气体都引入内涵道的燃烧室燃烧喷出。
第二种方法,其实M国普惠在1962年就研发出来了,这款名为J-58的自循环发动机也是全球第一款投入使用的变循环发动机,装备它的是SR-71“黑鸟”战略侦察机。
而这款装备了J-58自循环发动机,看起来极具科幻感宛如外星产物的飞机,也确实成为一个时代的神话。
它是第一款成功突破热障的实用型喷气式飞机,3.2马赫的速度连导弹都追不上它,服役24年被上千枚防空导弹攻击过,但除了一次对高丽的侦查任务中被一枚5200导弹击伤,其余全部毫发无伤,其科技含量哪怕放在现在也还能打。
在和老毛子的那场竞争中,他们双方在举国之力之下,确实憋出了很多黑科技,哪怕至今都还在享受那场科技竞赛所带来的余泽。
不过在竞赛的过程中,普通民众的日子就没那么好过了,就和华国勒紧裤腰带搞两弹一样,奇迹都是要付出相应代价的。
冷战结束后,黑鸟因为每架高达20亿刀的造价,以及每月3700万刀的使用成本,让老M也大呼吃不消,最终在1998年黯然退出了历史舞台。
除了惠普的J-58,老美的GE公司也成功研发出过F-120变循环发动机,只不过因为成本等原因,最终也被淘汰了,后来GE公司就吸取了教训,不一味追求高技术,转而寻求起了性价比。
目前反推力,变循环,变涵道这几种技术,华国也在研究攻克,目前已经拿出来的,就是加力燃烧室技术,但并不是那种可以自动启停的。
至于康驰,
他比较贪心,既然理论上可行,那就全都要!
只不过真搞起来后,他发现事情远没有想象中的简单。
不说别的,光是让他照着涡扇20的图纸,复刻出一台涡扇20都得费好大劲,更别说一款全新的黑科技发动机了。
对于航发来说,有三大主要核心:设计、材料、工艺。
其中设计图纸有了,材料想要什么国家肯定都会提供,但工艺这东西,如果不去航天工业学习,光靠康驰自己琢磨,没个一年半载估计都难。
但从航空工业只给图纸没给工艺就能看出,他们对康驰多少还是想留一手的,这也能够理解,要是谁上来就找康驰要光刻机的图纸和技术,他肯定也不乐意。
虽然蔡耀斌给他这些‘学习资料’的时候,看起来似乎云淡风轻,甚至生怕他不感兴趣,但背后肯定也是军方大佬们费了老大劲才帮他搞来的。
所以康驰也没奢望能通过去西飞学习得到这些工艺,只能靠自己搞定。
何以解忧,唯有开挂。
于是康驰最终选择了技术降级,只要能造出一款具有这些功能的发动机,哪怕性能再差,只能顺利点火一秒,让系统能弹出面板就行了。
但即便如此,整个设计的过程也极其艰难,光是设计一个可以折叠缩放的外涵道套筒,康驰就用了十多天,进行了几十次的尝试才终于勉强搞出了个大概可行的,整个原型机的研发更是耗费了足足四十多天,而且性能嘛……
【物品:大涵道涡扇发动机】
【制造者:康驰】
【物品等级:1】
【经验:0/50000】
【物品状态:完好】
【物品参数:最大推力8500kgf,最大反推力3500kgf,6-10可变涵道比,手动变循环加力燃烧室,使用寿命1000小时】
【解析项目:无解析项】
【通用经验:493464】
【精通点:71(+20)】
当看到系统顺利弹出的面板后,康驰欣喜之余,又难免有些小挫败感。
一台进气口风扇直径足足3米,还有这么多前沿技术的发动机,最大推力竟然只有8.5吨,
而且大涵道比发动机比较有优势的上万小时使用寿命,在他这里竟然比涡喷还低……
只能说,航发是真的难。
关键是航发不像芯片,芯片知道原理后,手搓一个性能差点的集成电路难度并不大,但航发无论性能如何,首先就要解决高温燃烧高速正常运转的问题,更何况还要成功加入这么多功能模块,因此起步门槛就非常高。
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