官宣歼20中隐藏的涡扇15先进航发,为啥和涡扇10B喷管完全不同?

资讯 4个月前 王牌蛋蛋
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最近央视在报道我国自主研制的五代隐身战机歼20批量装备服役后,快速形成空防战斗力的时候,画面中罕见的出现了一架采用全新发动机尾喷管的歼20隐身战机,从画面中能够明显的看到这架已经批量装备服役的歼20,所采用的喷管虽然和之前曝光的矢量喷管很相似,都采用了锯齿状尾喷口来降低雷达波反射面积,但是其在尾喷管的结构上,却和之前装备过的AL-31F、99M1发动机完全不同。 首先从画面中曝光的这架歼20全新尾喷管结构来看,其采用了典型的“引射喷管”结构。这种引射喷管就是在主喷口外侧又增加了一层喷管,外面的喷管气流温度低、流速低,在内侧主喷管高温高速气流的引射作用下形成“次流”,继而增加了推力。而且内侧主喷管的流速高、温度更高,主气流在次流和外喷管的作用下进一步膨胀和降温,更达到增加推力和减小红外特征的目的。 反观俄罗斯的苏35、苏57战机使用的AL-41F发动机,这款发动机的加力推力超过14吨以上,而且技术成熟可靠,且推重比达到了和美国F22装备的F119一样的9一级,发动机寿命也获得较大突破,全寿命期达到6000小时以上,但是在喷管结构上却采用了收敛扩张型矢量喷管技术。 另外像美国F15、F16、F18使用的F100加力式涡扇发动机、F110、F414加力式涡扇发动机,也使用了收敛扩张型喷管设计,而AL-41F、F100和F110、F414几款发动机普遍所采用的收敛扩张型喷管,最大的优势就在于在满足可靠性和寿命前提下,新喷管由于取消了诸多鱼鳞片和连杆,大幅简化了结构,方便了维护,单层设计也能减轻尾喷管重量,提升发动机整体推重比。 特别是这种收敛扩张型喷管在低速飞行时,高温燃气经加力燃烧室喷出后,在流过扩张型喷管时,得益于拉瓦尔喷管原理优势,高温燃气会被进一步加速;再到接近尾喷口的扩张阶段时,收敛扩散调节控制精度更高,所以亚音速状态下,发动机高温燃气流速都可以更为主动控制。 再来说说涡扇10B航发,

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这款发动机从一开始航展上公布的实体照片就能看出,其发动机结构和文章开头说的歼20新换装的涡扇15的确很是相似,都有明显的内外两层喷管结构。 但是这种结构并不是引射喷管结构,具体原因在于,涡扇10发动机的喷管虽然结构上有着引射喷管所具备的三排可开闭小金属片的内筒调整片,配合引射进来的冷空气做可被动调节的气垫,从结构上是很像引射喷管结构。但是喷管有引射空气的涵道,且机械调节部分是从内向外三排构成,第一排和第二排是分别起调节收敛和扩张作用,所以这依然是典型的可调节收敛扩张喷管。 所以涡扇10B的喷管,尽管带有引射冷空气进入喷管的涵道,但是它本身带有完善的收敛扩散调节段,亚音速和超音速燃气流流速都可以主动控制。而引射冷气流并不是用来当作扩散喷管用的,而是作为喷管调节片密封片和稳定片的冷却之用,作用是降低对耐热材料的要求和延长大修的寿命。 那么为啥歼20使用的新航发,在矢量喷管结构上和涡扇10B完全不一样呢? 一、收敛扩张喷管的确有着亚音速气流控制精准、单层结构简单、重量轻的优势,但是对于歼20而言,其定位于远程国土防空截击作战,更为突出的是超音速飞行优势。所以收敛扩张喷管虽然结构简单、重量轻,但是超音速气流膨胀循环不够完美,使得其超音速加速表现较差,所以并不适合作为歼20新换装的涡扇15矢量喷管技术。 二、歼20作为五代隐身战机,不光要降低自身的雷达波反射面积,同时还要尽可能地降低自身的红外辐射特征,毕竟在第四代先进红外格斗弹已经能够在冰面上发现红外辐射的前提下,对于歼20而言,其擅长的就是远程截击和近距离格斗作战(为此还采用了鸭式气动布局)。如果在降低红外辐射特征上没有做任何文章,就会形成短板效应。 而引射喷管最大的优势就在于,其通过外层喷管引进的冷空气,和内侧燃烧室喷出的高温燃气更快混合后,降低了发动机排气温度,而且还不影响推力损失,同时发动机只需要调节外侧喷管的次流流量,就能达到控制发动机推力大小的目的。 所以歼20新换装的先进航发,抛弃之前涡扇10B的收敛扩张喷管技术,采用结构更为复杂、重量更大、维护难度更高的引射喷管,就是看重其超音速表现和低红外辐射优势。

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版权声明:王牌蛋蛋 发表于 2022年3月3日 下午12:00。
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