为了发展高机动性超音速巡航的第四代战斗机 ,国外 90年代推出了推重比 1 0—级发动机 ,这: G7 ?% 9 T+ r5 d% E: U8 i
一代发动机具有高推重比、高涡轮前温度、低函道比等特点。推重比 1 0级发动机是指正在为第四& L0 Q/ Q d' M" G. n, M
代战斗机研制中的新一代加力时涡扇发动机 ,具体的有美国Ｆ1 1 9、西欧四国的ＥＪ2 0 0、法国的Ｍ88、俄罗斯的ＡＬ41。为了提高发动机推重比国外采用了两种解决途径 :一是采用现有的推重比 8—级的发动机 ,在此基础上不断改进 ,达到推重比 1 0的水平 ;二是采用新的设计概念和先进的设计方法 ,研究出新一代推重比 1 0—级发动机。本文通过大量的发动机数据统计、飞机推重比与发动机推重比的关系、飞机推力与飞行器阻力之间的关系对推重比 1 0—级发动机提出了技术要求、参数选择。
7 r ?2 r" V: K! D+ }, ?* h' e1 发动机推重比对飞机机动性的重要影响
- h2 l! B k8 v6 i8 k推重比是衡量战斗机发动机技术水平和工作能力的综合指标 ,推重比的提高大大提高了飞机机动性 ,发动机推重比是改变飞机机动性的重要因素。高推重比发动机 (1 0左右 )具有低可探测性(隐身性能好 ),能实现发动机不开加力进行超音速巡航、高机动性和敏捷性、具有好的隐性特征 ,具有远的航程和短距起落能力 ,可进行近距和超视距空战并具有多目标攻击能力 ,更为宽广的高度—速度飞行范围 ,其空战效能将比当代战斗机有大幅度的提高 ,提高飞机的敏捷性 ,为飞行员快速调转机头 ,提高对目标的击毁概率创造条件 ,特别可填补超音速进行超视距空战的空白。
# ~# h" H, X& @ f/ U. r7 ]. x% ?( i2 推重比 1 0涡扇发动机是研制第四代战斗机的核心内容
9 o$ Q9 L1 p, a# K' A随着科学技术的进步和军事需求的刺激 ,军用飞机发展很快 ,从 2 0世纪 50年代出现第一代超音速战斗机开始 ,目前已经发展到第四代 ,第五代也在酝酿之中 ,作为目前航空技术的第四代和第三代相比最显著的特征就是表现在以下五项要求 :4 d9 H; G$ W/ T8 j" y
(1 )气动布局方面 ,除第三代已经采用的边条翼、翼身融合、近距辊合鸭式布局外 ,还可能采用/ a7 e5 y9 C: s& m9 q' B
前掠翼、以及综合考虑减少雷达散射截面积 (ＲＣＳ)的外形隐形设计。1 U8 p. O6 y% z! c g4 R, ^9 C
(2 )机体结构将大量采用复合材料 (可能达到机体结构的 3 0 %～ 50 %)。9 O* N9 R$ }1 l+ } U) a
(3 )动力装置将采用低函道比 (0 . 1～ 0 . 2 )涡扇发动机或变循环 (变几何 )发动机、在发动机的调节上 ,将采用全功能数字式电子控制系统 (即所谓电调 ),并采用了二元喷管 (尾喷管为长方形 ,可改变推力方向和减少红外辐射 ),发动机的推重比将达到 1 0。! C, _' w0 Q- _* F
(4)主动控制技术比第三代飞机有所发展 ,除继续使用放宽静稳定性技术外 ,直接力控制可能得到实际应用。5 `0 w# I7 d9 b
(5)机载武器将装机动性好 ,可大力轴角发射和发射后不管的先进的第四代导弹。这种导弹可避免由于发射后飞机还要对导弹跟踪制导较长时间而导致飞机被敌方飞机击落的危险。 x% e2 Q5 h+ o9 x0 b6 E
其中 (3 )点与发动机性能有密切关系 ,尤其是超巡航直接与发动机性能有关系 ,第四代战斗机
* U! m/ U$ ]: B H5 ^$ r! F$ @4 j) f3 x发动机需要的设计目标之一 ,是满足不加力超声巡航的任务要求 ,不加力超声巡航时、发动机工作: N) Y1 V2 x v4 }' E# p: A
在最大状态 ,从图 1显示了随飞行马赫数增加飞行器阻力与发动机推力的变化趋势 ,可以看出实
4 }% e& `0 g5 Q3 z现不加力超声巡航的发动机必须具备良好的速度特性。# W+ p0 x0 k& z) s: T% ?
图 1 飞行器阻力和发动机推力关系 (9ｋｍ)
* X! ^# m% g1 t) i- {图 2示出发动机推重比 ,发动机重量占飞机+ E& k. r% }: m9 r
起飞总重的百分数和飞机推重比之间的关系 ,可以看出 ,在发动机重量占飞机起飞总重百分数一
* i5 Z& D& p+ q定的条件下 ,发动机推重比从 2提高到 8的结果 ,使飞机推重比从 0 . 4提高 1 .2左右 ,这无疑大大! J9 l5 c) W- K* V+ B( ~ p; [) b& W/ b/ ^
提高飞机的机动性。# T! L) ?9 U7 o/ u8 H% |
图 2 发动机推重比对飞机推重比的影响
5 d& ~( B! o d% ^# c2 k |9 w3 国内外研制情况- Q- m+ P' t# D! F5 [3 ^
3 1 国外研究情况+ l0 V! K9 s' v* ~1 q4 J/ J
为开发和研究高推重比的发动机技术 ,美国实施了一系列技术发展计划 ,例如ＡＴＦＥ、ＡＴＥＧＧ、
, L. z. X {& x& Z$ cＥ ,ＨＯＳＴ、ＩＨＰＴＥＴ等计划。由于核心机的技术难度大 ,在这些计划中 ,大多安排了核心机研制项目 ;而且逐步形成了利用同一核心机技术系列发展出不同型号涡扇发动机的技术途径 ,如ＧＥ公司利用
7 j3 e- d7 m+ w4 q! Q统一核心机发展出军用的Ｆ1 1 0发动机和民用的ＣＦＭ56发动机。为研制推重比 1 0级涡扇发动机 ,
3 ]( A- H# o5 G3 D4 R, k美国空军于 1 983年就分别与ＧＥ公司和ＰＷ公司签订了合同 ,开始验证机ＧＥ3 7(后编号ＹＦｌ2 0 )和ＰＷ50 0 0 (后编号ＹＦｌｌ9)的研究 ,并在此基础上发展出Ｆ1 1 9推重比 1 0发动机 ,配装于Ｆ2 2和ＪＳＦ战斗机 ,即将装备部队。在ＩＨＰＴＥＴ计划的第三阶段安排了ＸＴＣ— 67核心机研究 ,验证Ｆ1 1 9推力增大型的技术途径。法国也于 80年代初中期开始了Ｍ88核心机研制 ,并在此基础上发展的推重比 1 0级发动机Ｍ88—ＩＩＩ,装于“阵风”战斗机即将投入使用。
& f2 L' K) j+ Z+ u3 2 国内研究情况/ j3 Z; ]3 r0 W* ^2 Q/ P5 `
我国于“八五”完成了推重比 8核心机设计、加工、试验 ,并开始了推重比 1 0级发动机的顶层. j% _& A1 Q; N, Z
设计和关键技术分解 ,“九五”期间进行了关键设计技术的研究及新材料、新工艺的研究 ,并进行了
0 B- k/ p$ D+ t" t4 ^高压压气机、高温升燃烧室、高压涡轮等部件的研究和实验验证。从整体上讲 ,我国发动机技术比西方先进国家落后 2 5～ 3 0年 ,设计技术、管理、材料、加工、测试技术各方面都有很大差距 ,而且我国至今尚未完成自行研制发动机全过程的实践。就推重比 1 0级发动机而言 ,我国的起步时间约比美国与西方
" ~ y: b4 C% v% W7 N先进国家晚 2 0年左右。6 k1 ^9 z* c7 X3 t
3 . 3 我国发展第四代发动机的概述# W9 o; W+ j, X+ O6 @
推重比 1 0涡扇发动机是供第四代战斗机用的动力装置 ,其核心部件 (高压压气机、主燃烧室、高压涡轮 )是计算难度最高 ,对发动机性能影响最大的部件。核心机是由六级高压压气机、短环形' 1 [0 r9 F% L; L& n
燃烧室、单级高压涡轮、配以进、排气装置、起动、燃油、控制、润滑、传动、电气、测量等工作系统构) ^; O m) ]/ }9 `# q5 G c' T
成的单转子核心发动机。通过核心机研究 ,可为验证机提供工程使用的核心部件 ,在成熟的核心机基础上 ,还可以进行发动机系列研究。核心机研制的主要目的是 :考核三大部件的性能 ,验证其设计技术 ;考核核心机在模拟整机工作环境下的气动、热力和机械性能 ,解决高压部件之间及它们与各系统之间的匹配技术 ;验证关键材料及加工制造技术 ;初步验证核心机结构方案及主要零组件的强度、寿命、可靠性设计的正确性 ,验证强度设计准则 ;通过核心机试验 ,提供和充实实验数据。从而验证 3个核心部件用于推重/ c' p9 ], I. z5 [! x2 G$ g7 H& j
比 1 0发动机的可行性 ,为验证机研制奠定基础。5 |( _; n2 i" p4 c$ B6 ^, Y
4 技术要求1 M- S2 i; Q; X& D
(1 )高的单位推力 ,推重比为— 1 0级 ;(2 )具有超声速巡航能力 ,不加力在ｈ =1 1～ 1 3ｋｍ能以Ｍａ=1 .5～ 1 .6持续巡航飞行 ;(3 )为飞机提供短距起/降和非常规机动能力 (矢量推力 );(4)有良好的
+ y! y0 w: V# k( |2 q/ ]+ T% P% Z隐身能力 ,发动机的红外和雷达反射信号特征尽可能小 ;(5)采用双余度全权限数字电子控制 ;(6)零件数量减少 40 %～ 60 %,可靠性提高 1倍 ,耐久性提高 2倍 ;(7)寿命期费用降低 2 5%～ 3 0 %。
W=FS=Fvt
P=W/t=Fvt/t=Fv
108km/h=30m/s t=10min=600s
P=w/t=540000000/600=900000w
900000=Fv
F=900000/30=30000N
计算没有问题，只是感觉你那个做的功好像多了个0
