候知健:推力低于9吨,轰20会采用什么发动机?最可能是太行最新改型
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图:中国轰20总体设计应该非常近似于B2
2016年 , 中国空军高级将领在接受媒体采访时 , 正式确认新一代远程轰炸机正在研制过程中 。 结合此前的一些文献资料 , 基本可以确定 , 被推测为代号轰20的中国新一代远程轰炸机 , 是一种总体布局非常近似于美国B2的隐身战略轰炸机 。
而从B2的设计经验 , 以及中国自己现有的航空成果来看;轰20使用的发动机 , 应该是在目前可靠性已经大为提高的涡扇10B或更靠后的改进型基础上 , 取消加力燃烧室 。 然后按照机身左右每侧安置两台发动机(及其进气道)紧密相邻的原则布置 , 全机一共使用四台发动机 。
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图:注意每侧有两台发动机 , 进气道经历一个很大很急剧的S型弯曲后才连接到发动机前端 , 喷管也是经历一个S型曲折以后才将燃气喷出
目前提到战斗机发动机的推力 , 实际上指的往往是加力燃烧室中打开最大加力燃烧以后的指标 。 正常状态下 , 发动机吸入的空气中 , 直接与燃油混合燃烧的比例大概只有1/4 , 剩下的空气要用来冷却燃气的温度 , 使得涡轮叶片的温度处于可以承受的范围以内 。
而对于有超音速飞行需求、对飞行性能要求特别高的战斗机 , 为了在短时间内获得更大的推力 , 尤其是高速推力;它们会利用这些仍然富含大量氧气的燃气 , 在后方增加一个燃烧室 , 再度大量喷射燃油进行补燃 。
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图:加力燃烧室的长度和体积 , 占据战斗机发动机相当大的比例
这种做法非常有效 , 但是耗油率和热负荷也极高;一架战斗机如果保持在全加力状态 , 几分钟就可以烧光全机燃油 。 而对于亚音速的战略轰炸机来说 , 加力推力的优势意义不明显 , 而劣势则无法接受——发动机尺寸显著增加 , 这回连带整个飞机尺寸和重量失控 。
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图:F110发动机接受维护
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图:F118发动机接受维护 , 注意两者长度的对比
其次隐身战略轰炸机 , 降低红外特征并保持全机的飞翼外形;而这种情况下 , 采用扁形口或者通过一个S型弯管(屏蔽发动机涡轮不被雷达波直射)的喷口设计就势在必然;而加力燃烧状态下的喷流温度极高 , 会给飞机喷口设计带来极大的难度(比如扁口 , 类似yf23 , 曾被这个问题严重困扰)甚至是完全做不下来(弯管喷口 , 类似B2) 。
取消加力燃烧室以后 , 发动机的最大推力指标当然会有明显的下降 。 比如AL31F发动机 , 全加力状态下有12.5吨推力 , 关了加力最多就只有8.3吨推力 。 而B2采用的发动机也是如此 , F118发动机是F110发动机的无加力燃烧室版本 , 推力只有8.4吨;而当时的F110最早版本就有12.7吨以上推力 , 换言之少了加力燃烧室 , 推力直接要减掉1/3 。
【候知健:推力低于9吨,轰20会采用什么发动机?最可能是太行最新改型】中国的太行发动机在总体设计思路上 , 很类似于美国F110发动机;因此在加力比方面 , 相差也不会太大 。 虽然目前官方没有公布未来轰-20所用发动机的数据 , 但是根据加力比估算;中国在未来几年中 , 如果能将太行发动机的可靠推力提升到13.2吨——这是非常乐观的估计 , 那么轰-20的发动机推力将在8.7吨左右 。
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