誰懂啊,美國XA100變循環發動機卡殼多年,咱家的變模態發動機卻突然宣布推力暴漲47%,讓六代機航程有望突破1萬公里。而且它和XA100根本不是一個技術路子,為啥美國搞個可變涵道這么難,中國卻能彎道超車,變模態和變循環發動機究竟有何不同?
現在開始我們今天的主題:中國變模態發動機。
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不斷追趕
都說中國的航空發動機技術落后美俄,咱家一直也都是以美國為標桿進行追趕,但如今一路升級打怪,最后卻發現自己都要成為那個大BOSS了。從1956年中國第一臺渦噴5發動機仿制成功,才開啟航空動力自主之路,到1984年渦扇6發動機完成高空臺測試,為大推力渦扇發動機積累了關鍵經驗。
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之后直到2011年,渦扇15核心機點火成功,才最終標志著國產先進小涵道比發動機取得了突破,咱家也一直都是追隨者。不過根據《推進技術》期刊的介紹,中科院工程熱物理研究所公布的變模態發動機,直接讓咱家在先進航空發動機技術上實現了超越。
全新模式
相比之下美國心心念念的變循環發動機XA100,從2012年立項開始,到2024年仍停留在原型機測試階段,進度嚴重滯后。
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不過要說咱家實現超越的變模態發動機,原理其實也并不復雜,核心就是“級間涵道燃燒變模態”技術,簡單說就是在渦輪級間增加可切換的燃燒與涵道流路。根據《航空動力學報》的相關技術論文分析,它可以在亞音速巡航時走“省油模式”,打開級間涵道降低渦輪前溫度,油耗比渦扇15降低30%。
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超音速沖刺時則切換成“暴力模式”,通過關閉涵道,啟動級間補燃,使得推力瞬間暴漲47%。這和傳統渦噴靠加力,渦扇靠涵道比固定設計的思路完全不同,相當于是給發動機裝了雙模式智能切換開關。
另辟蹊徑
關鍵是它和美國研制的XA100變循環發動機還真不是一條路,XA100走的是“三流道可變涵道”路線,是靠復雜的可調導葉和可調噴管來動態改變涵道比,追求的是全工況最優狀態。
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但是問題也很致命,根據美國《航空周刊》的報道,它在2023年的測試中就暴露出三流道氣流匹配難和高溫部件壽命不足200小時的等問題,而且整機結構復雜度飆升,維護成本是F135的2.3倍。
因而中國變模態發動機另辟蹊徑,放棄復雜的可變幾何結構,用級間流路切換來實現模態轉換,這樣不僅結構更簡單,可靠性也更高,能在100小時長試中實現無故障,而這也正是XA100一直卡殼的地方。
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同時這款發動機的成功,更證明了解決航空發動機的熱效率問題,不僅只有“可變涵道”這一條路,而且也不再需要對涵道比那么糾結。
實現領跑
盡管一直以來渦扇發動機中的小涵道比適合超音速戰機,比如F22采用的F119,能超音速巡航但油耗更高。
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而大涵道比只適合客機和運輸機,能省油但超音速性能也相應變差。美國就是想靠XA100實現“可變涵道”,既要超音速又要省油,結果卻陷入結構越復雜問題越多的死循環。
根據環球網軍事2024年的報道,XA100更是因為控制系統兼容問題,被美國空軍暫停部分測試。相比之下咱家的變模態發動機根本不糾結涵道比,通過模態切換,完美兼顧兩種需求。
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而如此硬核的性能,才是未來六代機的標配。變模態發動機不僅能夠配合機身升阻比優化,讓六代機航程輕松突破1萬公里。
而且在亞音速巡航時油耗比渦扇15降低37.5%,如果安裝在殲20上,不僅能讓戰機以持續2.5馬赫以上的速度突防,在速度上秒殺F22,一般作戰場景下的航程距離還會進一步拉大。
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它甚至不僅能讓六代機航程破萬,還能適配無人攻擊機和遠程轟炸機等平臺,目前該發動機已進入工程樣機階段,預計2030年前可以裝機試飛。而美國的XA100至少要到2035年才能定型,這次中國也在航空動力領域首次實現了領跑。
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