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中国航发一举赶上世界顶尖水平,你却不知道涡扇发动机是个啥?

2019-05-20 来源: 铁血军事 原文链接 评论0条

文 | 蒋校长

非知名军网铁血网创始人,五道口男子技校辍学,军品材料砖家;微胖界军宅戴表,懒癌强迫症晚期;女军迷之友(自认),战忽局临时工。

昨天文章《美国想要跟中国进行一场“文明与种族的较量”》美国国务院把所谓的“文明冲突论”意图用在中国身上,摆明了要给咱下毒,话说美国国内本就有着极为严重的种族问题,为了化解矛盾,美国历届政府是没少操心,现在倒好,美国国务院反而带头大搞“种族歧视”,作妖可谓作出了新高度,咳咳,说完美国佬这波打脸操作后,下面就进入今天的主题,聊点什么呢?聊聊大伙最为关心的中国航空发动机。

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航空发动机,中国曾经的软肋。如今“太行”登天,“峨眉”顾盼,大飞机的心脏AEF3500又传捷报,中国航发一举追平全球顶尖水平。英吉利瑞达1000,美利坚GENX的推力也不过如此。这玩意儿不管是塞预警机上边,还是塞轰-20上边,亦或者给CR929,都能完美替代进口。

卡脖子不用想了,没准咱还能卖出国去!

但是!老蒋接到铁友来信,说他不太了解涡扇发动机是个啥。这就过分了,我们的青年工作者夜以继日为国家治心脏病,作为祖国的大好青年我们什么都不知道,这不合适呀!

来!今天老蒋开车,咱科普一波现代涡扇发动机是怎么回事。

电吹风的核心机

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喷气式发动机源于二战的德国黑科技,冷空气经过压气机压缩,然后进入燃烧室与燃料混合点燃变成高温气体喷出,产生推力。同时,喷出的高温气体带动涡轮机,为前面的压气机提供动力。

让我们以国产AEF3500为例:

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▲ 核心机细节

同时发动机制造的难点大家也就很清楚了,越靠近燃烧室的地方,工作温度越高,压力越大,外壳材料已经足以难倒绝大部分发达国家,而温度最高,压力最大的涡轮机叶片加工简直就是要命!要命到什么程度呢?连德国人都面临产能不足的问题。

2018年,由于叶片问题,德国空军趴窝高达130架,不得不向中国采购发动机叶片解燃眉之急。

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另外,蒋校长旧文《傻了吧,让你之前在中国面前嘚瑟!》中也说过,罗罗公司也在进口中国发动机压气机叶片!

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▲ 对比AEF3500,猜猜是哪个部分的叶片?答案文后公布。

攻破叶片难关,中国的航空发动机就进入快车道了。不过且慢!光有核心机并不一定能搞出优秀的航发。我们看美军发动机编号的时候,通常前缀都是F-110,如果是F-22呢,就是F-119。这个F-1XX就是核心机编号,由此衍生出一系列的发动机。

比如说,在核心机外面加个套子:

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风子:其实我挺恨小编的

涡扇发动机

没关系,虽然套子不对,但原理是一样的。我们都知道核心机工作的时候产生大量的热,除了从屁股喷出去的,还有很多热量从侧面散发。所以就有聪明人想到,如果我们在外面加个金属套,那么冷空气被核心机加热,岂不也可以产生推力吗?

答对了!这就是涡扇发动机。

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人类很快就想到,在外面套一个铝合金盖子,加上风扇,就可以将冷空气压到核心机和外壳中间!这部分气体也可以产生推力,吸收全部废热做功,省油,增推,完美解决!从此,核心机里边的叫内涵道,外面的叫外涵道,流经两者的气流质量比就叫做涵道比!下面该敲黑板了,外面加个套子有利于提高燃油效率,进气越多推力越大,同时喷出去的气体温度越低(红外特征不明显)!不过缺点就是,这玩意儿的迎风面积是不是大了点?放到战斗机上那不是增加阻力吗?

蛤蟆兄你怎么看?

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▲ X-32:此事必有黑幕!

大家想想,为什么X-32要设计成蛤蟆嘴?发动机外面那台风扇太大。为什么那么大呢?因为推力要求变态,加涵道比是最简单的方法!你这款轻型联合攻击机,发动机推力要求20吨,比FC-31两台推力还大,那么必然要在某些性能上妥协。可涵道如果无限加大会怎么样呢?

这就导致发动机的尺寸瞬间失控!

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在以经济性为终极目标的民航界,为了省油和增加推力(放大机身),民航发动机的外涵道越做越大,波音737-MAX由于腿短,理论上是装不上省油的LEAP发动机的,但为了和空客A320及未来的C919竞争,强行上马,结果酿成了惨剧。

没办法,波音737的改进就是不停的长个儿:

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那么,军用发动机怎么办呢?

美帝说,我要增加进气速度!你想想,在涡扇面积不变的情况下,我增加进气速度,那进气量不就增加了吗?这就等于变相的增加横截面积。所以在最新的F-135发动机上,美国佬是玩命的加风扇!请看透视图然后对比一下AEF3500:

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▲ 一级压缩不够就二级压缩!

这台迎风面积够小,推力还够大,高速性能出色的玩意儿就是当今世界发动机的顶尖水平!

估计有人该嘀咕了,这……中国发动机这追赶进度还有戏吗?

够用才是好的

当然有!虽然搞出F-135一级的发动机仍需要时间,但搞出差一点却堪用的涡扇发动机却不是难事。至少对当下的中国航空发动机工业来说已经具备了这个能力。

就比如说咱的“太行”。

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作为一款军用发动机,“太行”一开始就闹了一个笑话,他的核心机是CFM-56,这是一款轰炸机和民航客机上用的核心机。中国人能搞到,估计也是通过民航渠道弄来的。俄国人就嘲笑,“太行”是给轰炸机用的,因为这款发动机推力虽然足够,框架也很先进,但加速性能反而不如落后的AL-31N。

咳咳!翻译一下俄罗斯军火商的意思:还不快点买我的!

为什么会这样呢?你想啊,外涵道大一些,进气量大一些,推力不就大了么?但这些被核心机加热的气流,速度肯定不如核心机里面出来的,飞机越飞越快,速度差越来越小,那“太行”的加速性能自然就上不去了。从这里也可以看出,F-135这玩意儿是很鬼畜。

不过照我的理解,中国发动机团队在条件有限的情况下优先保证了主要性能!虽然民用核心机肯定会带来一些军用上的麻烦,但这些可以通过飞机的整体设计来拟补。我们就看F-35得了,同样是发动机比较大,弹药舱很臃肿,人家怎么就没设计成大嘴蛤蟆?

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▲ F-35:肚大不要紧,脸大毁一生。

这么多年来,中国发动机的缺陷都是由飞机设计师来弥补的。你看,我们的设计师没有嫌弃国产发动机各种不行,而是理解包容了同志们的等级差距,拼老命去点亮空气动力和飞控系统的科技树,尽可能抵消发动机的劣势。因为他们知道,航空发动机工业是皇冠上的明珠,只能靠不断的技术积累,成功者的背后是无数的失败者和试错者。只有无数有科学文化素质的国民土壤,才能堆出最耀眼的珠冠。

今天看到这篇科普的你,如果有朝一日能够为国家当一级阶梯,那我今天就没白费这番功夫啦!

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跟老铁们说一下,本文原创自铁血网创始人老蒋(人送外号蒋校长

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)新开的一个公众号,大国较量背后那些心里的小九九都给你讲得明明白白,大家有想看的也都可以给老蒋留言,老蒋会挑有看头的专门给你写作,关注老蒋一起解剖时事!

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