一直以來中國航空發動機因爲推力小、性能不過硬而飽受詬病,但如今經過數十年幾代航空人的奮鬥,中國航發已經不同於往日,本期將帶大家弄清楚航空發動機的各個種類,我國曆代的主力航發在全球又處於什麼水平?

現今航空發動機主要分爲“活塞式航空發動機”、“衝壓發動機”和“燃氣渦輪發動機”三個大類,從1903年世界上第一架飛機誕生,到二次世界大戰結束後,幾乎所有的戰機都是採用活塞式航空發動機,比如德國的Ta-152、美國的P-51D戰鬥機,還有二戰時美國飛虎隊使用的P-40。這類航發通過推動螺旋槳使得飛機獲得動力,但由於發動機功率增大,重量也隨之增大,功重比較低,活塞式航發也逐漸退出歷史舞臺,但今日我們還能看到它的影子,比如空中撒農藥的“安-2”。

衝壓發動機因爲結構簡單、推重比大,主要用在各種洲際飛航導彈、中近程導彈上。衝壓發動機主要是由進氣道、燃燒室和推進噴管構成,它通過進氣道將高速氣流升壓減速,然後使其在燃燒室內與燃料充分燃燒,最後產生的高溫燃氣經過推進噴管來產生動力。這種發動機缺點是需要其他發動機作爲助推器,因爲衝壓發動機無法使飛行器從靜止啓動,所以需要助推器產生一定的速度才能工作。

最後是燃氣渦輪發動機,這個大類的小種類也非常多,如渦輪噴氣發動機、渦輪風扇、渦輪螺槳和渦輪軸發動機,其中渦軸主要用在直升機上,渦槳則用於支線小飛機或者私人飛機上,例如我國即將首飛的新一代高速渦槳支線客機——新舟700。

由於渦軸、渦槳同屬於螺旋槳發動機,無法讓飛機速度達到音速以上。爲了衝破音速,螺旋槳這樣的傳統發動機就不再適用。隨着各國戰機的更新換代,渦噴發動機便應運而生,這類發動機由壓氣機、燃燒室、渦輪和噴管四部分組成。具體工作過程與上面提到了的衝壓發動機類似,只是比衝壓發動機多出了壓氣機和渦輪。

爲什麼衝壓發動機會少這兩個部件呢?因爲衝壓和渦噴應用的場景不同,衝壓發動機的速度更高,可以達到高超音速,所以進入發動機的氣體直接是高壓氣體,並不需要壓氣機,而且不需要渦輪,直接利用噴出的氣體就可以獲得動力。

渦噴已經很接近現代戰機的航發,但由於渦噴在低速飛行時效率比較低,當我們在渦噴結構中的壓氣機前面加上一個大風扇時,就成爲了渦扇發動機,不同於渦噴僅利用高壓氣體向後噴出獲得動力,渦扇除了向後噴出氣體外,還有前方大風扇產生的推力,效率更高、推力更大、飛機航程更遠。不過到超音速就不行了,因爲加了風扇阻力也更大,所以這時渦噴還是最適合。

中國航空發動機的研發,可追溯到上世紀60年代至80年代中期,這階段主要以仿製結合、自主研發的方式,例如在蘇制愛爾德-9Б基礎上仿製的渦噴-6,是我國強-5、殲-6第一代機採用的發動機型號,經過渦噴-6甲和渦噴-6乙兩個改進型的發展後,性能上接近二代機的水平。

上世紀70年代過後,歐美推出的三代機基本採用的是渦扇發動機,於是我國從英國羅羅公司引進了斯貝MK202,在此基礎上研發了渦扇-9,從1976年全面試製到2007年正式生產定型,這個命名爲“秦嶺”的發動機,研發歷程經過了整30年,主要被我國飛豹戰機列裝。

從80年代中期到21世紀初,我國開始自主研發航空發動機,主要類型有渦噴-14崑崙發動機,和渦扇-10太行發動機。渦噴-14是我國完全自主研發的中等推力渦噴發動機,改進型有崑崙I和崑崙II型,其中崑崙II型應用在殲7、殲8二代機身上,整體上相當於上世紀80年代中期的水平。

我國首臺大推力渦扇發動機——渦扇10,屬於我國第四代機的標配,是我國繼渦扇6失敗之後的又一次嘗試。渦扇10於2001年由蘇27搭載進行了首飛,在渦扇10基礎上發展而來的渦扇-10A,推重比達8.1,於2003年由殲11A安裝首飛,渦扇-10A是我國追趕世界先進水平而研發的。殲20最早也搭載過渦扇10B,其推力最高可達14噸,推重比在7到8之間。目前渦扇10和改進型號已經上裝了殲10、殲11B、殲16等國產主力戰機。

最後就是大家最熟悉的渦扇-15,這是我國爲國產五代戰機殲-20,專門研發配備的三維大推力矢量渦扇,代號峨眉發動機。這款發動機的推重比將超過10,最大推力可達18噸,而美國F35採用的F135發動機,推重比爲11.7,最大推力19噸。接下來渦扇15如果能解決壽命問題,相信國產航發的水平將會更上一層樓。

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