愛華網(wǎng)談?wù)勛冄h(huán)航空發(fā)動(dòng)機(jī)
目前世界各國的先進(jìn)戰(zhàn)--機(jī)，普遍裝備的是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，與之前的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的單位推力并沒有多少提高，其主要的優(yōu)勢(shì)是油耗低。但是，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)前面頂著一個(gè)風(fēng)扇，迎風(fēng)面積大，空氣經(jīng)低壓渦輪分流后，高壓渦輪單位功率相對(duì)降低，直接影響推力，不利于飛機(jī)的超音速飛行。如何解決這一問題，美國人采取的方式是“變循環(huán)”。
所謂變循環(huán)，簡單說，就是在飛機(jī)亞音速飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)采用渦扇方式循環(huán)，而在超音速飛行時(shí)，則變?yōu)闇u噴方式循環(huán)。通用公司研發(fā)的F-120和F-136，就是兩款變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。它設(shè)計(jì)的巧妙之處，就是在發(fā)動(dòng)機(jī)的外函道前后設(shè)置活門，利用活門的開關(guān)改變空氣流程。在亞音速飛行時(shí)，前活門打開，讓氣流同時(shí)經(jīng)過內(nèi)外函道高低壓轉(zhuǎn)子，然后后活門打開，內(nèi)外函道氣流匯合，從尾噴口噴出，這是典型的渦扇循環(huán)方式。而超音速飛行時(shí)，前活門關(guān)閉，將外函道堵死，讓氣流全部經(jīng)高壓轉(zhuǎn)子進(jìn)入高壓壓氣機(jī)，高壓空氣經(jīng)內(nèi)函道與燃料混合燃燒后由尾噴口噴出，再適時(shí)打開后活門，讓少部分氣流進(jìn)入外函道，以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣就變成了渦噴循環(huán)方式。這樣，較好地實(shí)現(xiàn)了亞音速巡航省油，超音速巡航勁大（不用開加力）的目標(biāo)。
然而，如此先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，卻沒有得到美國政府青睞，在其“先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃”（ATF）中，美軍最終選擇了普惠公司的“F-119”。這反映出美軍方一貫務(wù)實(shí)的態(tài)度，因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)變循環(huán)技術(shù)過于超前了，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。但是，美國政府并沒有終止對(duì)此項(xiàng)研究的繼續(xù)投入，2012年11月，通用公司和普惠公司獲得了政府超過6.8億美元的合同，用以演示驗(yàn)證“風(fēng)扇自適應(yīng)變循環(huán)”發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。據(jù)有關(guān)媒體披露，這次驗(yàn)證的相關(guān)技術(shù)，將在2020年左右達(dá)到實(shí)用狀態(tài)，既有可能應(yīng)用于現(xiàn)有的F-35戰(zhàn)機(jī)，也可能配套未來的第六代作戰(zhàn)飛機(jī)使用。
通用公司這次推出的變循環(huán)方式與之前不同，采用的是“三函道”，該技術(shù)全稱是“變前端可旁通三函道”架構(gòu)技術(shù)。大家從上圖中（箭頭）可以清楚地看出，與F-120、F-136使用活門改變氣流流程的兩函道方式相比較，這款發(fā)動(dòng)機(jī)有了第三個(gè)外函道，但是函道比并沒有很大的增加。此函道的第三股氣流，由自適應(yīng)風(fēng)扇產(chǎn)生，關(guān)閉外函道，可以提升起飛和超聲速階段的推力；打開外函道，則能降低巡航和留空時(shí)的燃油消耗率。此外，有了外函道，可極大改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱管理及進(jìn)氣道壓力恢復(fù)能力，減小發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的氣流阻力，提高氣動(dòng)效率，從而大大增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。
美國擁有如此杰出且永不枯竭的創(chuàng)造力，真讓人羨慕。
