航空发动机|涡扇15的增推型可以达到美国六代机动力XA100发动机的推力水平


航空发动机|涡扇15的增推型可以达到美国六代机动力XA100发动机的推力水平
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航空发动机|涡扇15的增推型可以达到美国六代机动力XA100发动机的推力水平
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不久前 , 美国通用动力公司完成了自适应变循环发动机XA100的测试 , 各项指标都符合预期值 , 下一步将进行更加广泛的试验 , 为设计定型打好基础 , 这是否意味着中美在航空发动机领域的差距有进一步扩大的趋势呢?
【航空发动机|涡扇15的增推型可以达到美国六代机动力XA100发动机的推力水平】
XA100发动机巨大的直径
XA100是美国为第六代战斗机研制的自适应变循环涡扇发动机 , 按照通用公司的说法 , XA100将开启军用航空发动机的新时代 , 其依据是相对于上一代发动机 , 它有三大创新:
一 , XA100采用了前所未有三流道设计 , 即在传统内外涵道外的基础上又增加了第三个涵道 , 可以根据情况调整涵道比和风扇压比 , 以提高燃油效率或推力 。 同时充当发动机内部的散热器 , 提高冷却效果 。
而现役航空发动机的热循环参数 , 比如涵道比、压气机压比等都是固定的 , 设计者只能根据具体情况作出取舍 , 要么采用小直径的低涵道比 , 选择速度(像今天的大多数战斗机动力系统那样) , 要么采用高涵道比 , 选择燃料效率(像今天的大多数商用发动机) , 二者不可兼得 。
但XA100却可以通过三道流设计在涡喷、小涵道比和大涵道比之间转换 。 解决了目前小涵道比发动机巡航油耗高 , 大涵道比发动机高空、高速性能差的问题 。 做到了鱼与熊掌兼得 。 装备XA100的第六代发动机将会集三四五代战斗机的优点于一身 , 既具备优异的高空高速性能 , 又有很强的隐身性和机动性 , 在这个基础上还能保持可观的航程 。
XA100革命性的三道流设计
二 , 类似于燃气轮机的自然循环 , XA100的三道流设计可使燃油效率提升25% , 即1吨油本来只能提供500公里的续航力 , 现在增加为750公里 , 或是在航程相同的情况下减少25%的油耗 , GE最终的目标是让装备XA100的作战飞机续航力和滞空时间都提高30% 。
三 , XA100采用了包括陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料在内的诸多高科技材料和3D打印制造技术 , 且应用比例非常大 , 推重比将会比上一代发动机有显著的提升 。
C919的动力LEAP-1C就采用了陶瓷基复合材料
但与以上创新形成强烈反差的是 , XA100的推力相比F135仅增加了10% 。 F119相比F110基本型的增推幅度达30% , F110-GE-134的推力则高达151.4千牛 , 即15449公斤 , 比起基本型F110-GE-100发动机12700千克的推力 , 增推幅度达21% , 而在与F135整体尺寸基本相同的情况下 , XA100的推力仅仅增加了10% 。
而涡扇15作为继太行发动机之后专门为歼20研发的下一代战斗机动力系统 , 充分利用了后发优势 , 应用了很多新技术、新材料 , 目标推力为18吨 , 推重比保守估计也有9.5 , 目前已经定型 。 因此 , 涡扇15通过改进完全可以接近乃至达到XA100的推力水平 。
涡扇15是专为歼20设计的航空动力系统
由于涡轮前温度和压比的限制 , 化学燃料航空发动机的增推理论潜力已经不大 , 而新原理发动机的研发又迟迟没有重大突破 , XA100只好在结构优化上作文章 。 但这种三流道变循环发动机弄不好跟三转子涡扇发动机一样 , 是个坑 , 罗罗在研制RB211三转子发动机时就没少被坑 。
在传统涡扇发动机潜力将尽 , 而新原理发动机又未实用化的情况下 , 航空发动机的发展曲线将会进入一个平台期 , 而这个平台期正是我国航空发动机赶超美帝的绝佳时机 , 过了这个村就没这个店了 , 真的要好好把握 。