航空界有句名言，只要發(fā)動機好，磚頭都能飛起來。飛機之所以能夠飛行，毋庸置疑全靠發(fā)動機，我國目前在航空工業(yè)上與美國最大的差距也在發(fā)動機，渦扇-10發(fā)動機只相當(dāng)于美國1985年產(chǎn)的F110發(fā)動機。而在我們正在追趕的同時，美軍已經(jīng)將下一代發(fā)動機付諸實踐，2012年完成了測試，這種發(fā)動機就是自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機（AVET）。
為什么要變循環(huán)
航空發(fā)動機基本原理都是將燃油的能量轉(zhuǎn)化為發(fā)動機的推力，而后在推動飛機前進的過程中使飛機和空氣互相作用產(chǎn)生向上的升力將飛機拉起。從發(fā)動機出現(xiàn)至今，共有螺旋槳發(fā)動機、渦扇發(fā)動機、渦輪發(fā)動機、沖壓發(fā)動機四種形態(tài)，這四種發(fā)動機各有特點，其中渦槳發(fā)動機依靠螺旋槳風(fēng)扇的推力做功推動飛機前進，其飛行效率高，最省油，航程大，但推力卻較小。渦噴發(fā)動機依靠向噴管外噴射氣流做功，可以達到很大的推力，但卻非常耗油。
渦扇發(fā)動機則是將二者結(jié)合起來，設(shè)置內(nèi)外兩個涵道，使得一部分推力來自于渦扇，一部分推力來自于噴口，這樣就取得一個適中的性能，成就了其在音速邊界范圍內(nèi)的機動性。但總的來說，為了應(yīng)付空戰(zhàn)需求，發(fā)動機需要推力更大些以完成高機動動作，為了進行更遠程的打擊，就需要發(fā)動機更省油，這兩個矛盾的要求一直困擾著科學(xué)家。
從飛機的發(fā)展來看，因為現(xiàn)代戰(zhàn)機的機載設(shè)備量急劇攀升，因此重量較以前大大增加，但發(fā)動機卻只能在推力和航程中取折中，這就導(dǎo)致了現(xiàn)代飛機作戰(zhàn)航程甚至比不上二戰(zhàn)很多主戰(zhàn)飛機。為了彌補這個差距，就需要進行變循環(huán)設(shè)計，讓飛機在能夠不同時刻工作在不同的狀態(tài)。
怎樣變循環(huán)
飛機發(fā)動機技術(shù)提升的核心在于——如何提高燃油使用效率。噴氣式飛機原理是將空氣吸入發(fā)動機后和燃油混合加熱，而后高溫高壓氣體向后噴出，按照牛頓第三定律，飛機就可以獲得一個反推力。但這個高溫高壓氣體本身就擁有很大的能量，也就是說，這些能量被白白浪費掉了，但有時候為了機動性則不得不這樣做，以往的飛機，往往是渦噴就只能是渦噴模式工作，是渦扇就只能渦扇模式工作。而在飛機航行的整個過程中，往往有很多路程是不需要使用這種高油耗率的工作方式的。而在靠近戰(zhàn)場時，為了接敵，則需要高速機動，為了機動空戰(zhàn)則需要跨音速飛行模式。于是變循環(huán)發(fā)動機就是把這三種模式結(jié)合起來，合理規(guī)劃，達到了最佳的使用效果。
發(fā)動機一般從前往后結(jié)構(gòu)以此為進氣道——壓氣機——燃燒室——渦輪——噴口。對應(yīng)的過程是空氣吸入——空氣壓縮增壓——空氣混合燃燒——帶動渦輪旋轉(zhuǎn)——尾部噴出做功。變循環(huán)發(fā)動機則采用渦輪風(fēng)扇體制，將氣流分在三個涵道，但這三個涵道可以變換大小口徑，通過組合搭配成就最佳的工作模式，在需要經(jīng)濟巡航時，2個調(diào)節(jié)板向下調(diào)節(jié)，擋住通過燃燒室的氣流，使發(fā)動機工作在螺旋槳模式，當(dāng)需要進行跨音速機動時，調(diào)節(jié)板1向下，而向上，組成一個渦扇發(fā)動機。當(dāng)要進行超音速巡航時，調(diào)節(jié)板1、2均向上偏，使其成為一臺渦噴發(fā)動機。假如發(fā)動機使用了任務(wù)規(guī)劃體制，還可以根據(jù)不同的任務(wù)使用電腦規(guī)劃發(fā)動機的作用方式達到最佳作戰(zhàn)效能。
這個措施看起來簡單，但在工程上實現(xiàn)起來是十分難的，發(fā)動機工作在高溫高壓和極高轉(zhuǎn)速的情況下，最好不要有任何的結(jié)構(gòu)變換，否則會帶來發(fā)動機部件的損傷導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)安全問題，擋板的偏移也會帶來氣流的瞬時畸變，導(dǎo)致發(fā)動機工作不穩(wěn)定甚至停車。根據(jù)研制該技術(shù)的GE公司官網(wǎng)宣傳資料，使用這一技術(shù)后，在同等燃油的情況下飛機的滯空時間可以提高50%，航程增加33%，減少25%的燃油消耗率，達到60%的燃油熱吸收率。
該發(fā)動機將首先在F-35飛機上進行測試，以往攜帶兩枚1000磅JDAM的F-35C作戰(zhàn)半徑可達1440千米，而使用變循環(huán)發(fā)動機后，其作戰(zhàn)半徑可以達到2160千米，也就說從日本中部起飛就可以到達中國首都區(qū)域且作戰(zhàn)持續(xù)時間的大為增加，這對中國的威脅不言而喻。
中國如果不加緊研制新型發(fā)動機，那么落后對手就要超過40年了。
hc2003 發(fā)表于 2015-12-17 18:548 A4 T+ n4 S6 E
美帝又一次領(lǐng)先了，把別國甩開幾十年了
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