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優秀戰鬥機  倚仗之二 當代航空發動機的水平簡述

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優秀戰鬥機  倚仗之二  當代航空發動機的水平簡述
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優秀戰鬥機  倚仗之二 當代航空發動機的水平簡述

2021年01月14日 17:59 最後更新:18:00

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  蘇聯在戰後引進英國航發技術的同時,自身亦全力研發。這方面由克利莫夫及留利卡兩個設計局進行。

   米格15所用的VK1加了後燃器,推力由2.7噸加大至3.385噸,用於米格17/殲5。由於氣動外形不變,極速只由1070千米每小時,增加至1145千米每小時。達不到超音速。

   米格19/殲6,用兩臺渦噴6,總加力推力7.25噸,機翼後掠55度,沒顧及"面積律"(美國人科特惠姆發現的),也達M1.46,1600千米每小時。在60年代到90年代,殲6共生產三千多架,為我國主力戰鬥機。在國土防空鬥爭中,全勝。同期美國F104亦追求高速,用J79渦噴,極速達M2.0。66年福建上空的交戰,殲6擊落了灣灣引以為傲的F104。

    米格19在蘇聯只是過渡,很快由米格21代替。來到中國,就是殲7。所用渦噴7發動機,後來改良至渦噴13,在2004年珠海航展,我和黎明廠的工程師有過交流,知道加力推力7噸,自重1.2噸,推重比約為5.8倍。不過,仍是渦噴,和渦扇機相比,單位耗油率(每千克推力每小時耗油量)高五成!這是出口巴國的殲7P所用的發動機。

   英國勞斯萊斯"斯佩"軍用型RB168,加力推力9.3噸,推重比4.9。來到中國,叫做秦嶺渦扇9,作為殲轟7"飛豹"的發動機。以上各型發動機,是上世紀六七十年代的水平。

   七十年代各航空強國銳意發展第三代戰鬥機,所用發動機同步發進行,美國由普惠研發F100,是推力近11噸,推重比8倍,比過去的有很大突破。為保險計,通用動力GE,也研發水平相當的GE110。後來普惠的出了事,就由GE110頂上。成為F15、F16的發動機,推力11噸,推重比近8倍(後期的推力加大至13.8噸)。美國中等推力發動機要數GE的F404,推力7.3噸,推重比8倍。20年後的F414,推力加大至9.5噸,推重比9以上。是艦載機F/A18E/F的發動機。

    同期中國發展"雙26“截擊機殲9(M2.6,升限2.6萬米),發動機渦扇6,推力12噸以上,推重比7倍。多年努力未果,殲9下馬,渦噴6亦無疾而終。可惜!




郭倩

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

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   戰鬥機在飛行時要克服空氣阻力,就要裝上發動機,不斷克服飛行時的能量消耗。或者,爬升時增加飛機的位/勢能,加速時增加飛機的動能。

    噴氣發動機的能力體現在其產生的推力。二戰後英國掌控最好的噴氣發動機技術,前面說過,朝戰時美國F86及中蘇米格15,所用發動機技術源於英國,最大推力都在2.7噸上下。兩種飛機都有37度的機翼後掠角,和納粹的Me262一樣。

   那時的噴氣發動機,從頭到尾是四大部件:壓氣機,燃燒室,燃氣渦輪和噴管。   而現在最新式的發動機多了兩個部件,最前面的風扇,以及燃氣渦輪後的加力燃燒室(又稱後燃器AFTER  BURNER),最後仍是噴管。最考究的噴管,是可改變噴射氣流轉向的"推力矢量噴管。

    風扇、壓氣機及燃氣渦輪要高效率運轉,葉片的形狀精心設計,加工精度精確(差別在0.1亳米以內),受熱膨脹變形要小,要能耐高溫,內藏冷卻通道。對薄薄的葉片如此高要求,制造難度可想而知。

   航空發動機工作時,風扇產生推力,及將進氣口空氣流預壓,再經壓氣機多級葉片壓縮,總有十二至十八倍的總壓縮比,再進入燃燒室混合霧狀燃油燃燒,膨脹驅動燃氣/高溫渦輪(帶動壓氣機及風扇),通過後燃器由噴管噴出,產生反作用力推動飛機前進。

    如開加力,有額外燃料注入加力燃燒室燃燒,使排氣再膨脹,更猛烈地噴出,以產生更大的推力。不過,加力狀況不能長期維持,燃料消耗大,又會燒壞發動機的。

    工作條件如此嚴苛,能長期反覆使用不出故障,說航空發動機是"制造業皇冠上的明珠",實至名歸。我國早在70年4月便放了衛星,但三十多年後研發的"太行",即WS渦扇10仍定不了型,可見其難!