時間：2017-10-23 20:31來源：超天才網(wǎng) 作者：中國航空
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渦輪風(fēng)扇發(fā)動機結(jié)構(gòu)圖
以后，渦扇發(fā)動機向低涵道比的軍用加力發(fā)動機和高涵道比的民用發(fā)動機的兩個方向發(fā)展。在低涵道比軍用加力渦扇發(fā)動機方面，20世紀(jì)60年代，英、美在民用渦扇發(fā)動機的基礎(chǔ)上研制出斯貝-MK202和TF30，分別用于英國購買的“鬼怪”F-4M/K戰(zhàn)斗機和美國的F111（后又用于F-14戰(zhàn)斗機）。它們的推重比與同時期的渦噴發(fā)動機差不多，但其耗油率低，使飛機航程大大增加。在70~80年代，各國研制出推重比8一級的渦扇發(fā)動機，如美國的F100、F404、F110，西歐三國的RB199，前蘇聯(lián)的RD-33和AL-31F。它們裝備在第三代戰(zhàn)斗機，如F-15、F-16、F-18、"狂風(fēng)"、米格-29和蘇-27。目前，推重比10一級的渦扇發(fā)動機已研制成功。它們包括美國的F-22/F119、西歐的EFA2000/EJ200和法國的"陣風(fēng)"/M88。其中，F(xiàn)-22/F119具有第四代戰(zhàn)斗機代表性特征——超聲速巡航、短距起落、超機動性和隱身能力。
雖然，渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的飛行速度要高于渦輪螺槳發(fā)動機，但其燃油效率和經(jīng)濟性不如渦輪螺槳發(fā)動機。它們都有各自的優(yōu)勢和缺陷，這也是它們能在現(xiàn)有的航空動力界并存于世的原因。
4、渦輪漿扇發(fā)動機
為了解決以上問題，研發(fā)一種速度更快耗油率又很低的發(fā)動機，各航空大國從上個世紀(jì)就開始投入財力研制這樣一種發(fā)動機，這就是渦輪漿扇發(fā)動機。在20世紀(jì)80年代后期，掀起了一陣性能上介于渦輪螺槳發(fā)動機和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機之間的渦輪槳扇發(fā)動機熱。一些著名的發(fā)動機公司都在不同程度上進(jìn)行了預(yù)計和試驗，其中通用電氣公司的無涵道風(fēng)扇（UDF）GE36曾進(jìn)行了飛行試驗。但由于種種原因，只有俄羅斯和烏克蘭的安-70/D-27進(jìn)入工程研制并批量生產(chǎn)裝備部隊。但因飛機技術(shù)老化、發(fā)動機噪聲不符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)和試驗中發(fā)生的問題較多，最終俄烏雙方作出放棄裝備該機的決定。
 安-70配備的渦輪槳扇發(fā)動機
三、未來的發(fā)展趨勢——自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機
以上提到的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，共有渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪螺槳發(fā)動機和渦扇發(fā)動機這幾種形態(tài)，它們都各有特點，其中渦槳發(fā)動機依靠螺旋槳旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的力量做功推動飛機前進(jìn)，其飛行效率高，燃油經(jīng)濟性好，航程大，但推力卻較小。渦噴發(fā)動機依靠向噴管外噴射氣流做功，可以達(dá)到很大的推力，但卻耗油巨大。
渦扇發(fā)動機則是將二者結(jié)合起來，設(shè)置內(nèi)外兩個涵道，使得一部分推力來自于渦扇，一部分推力來自于噴口，這樣就取得一個適中的性能，成就了其在音速邊界范圍內(nèi)的機動性。但對于戰(zhàn)斗機來說，戰(zhàn)斗狀態(tài)時發(fā)動機需要大推力來完成高機動動作，為了更遠(yuǎn)程的飛行打擊范圍，需要發(fā)動機更省油，同一臺發(fā)動機要想能同時達(dá)到這兩個相互矛盾的要求，這是一直困擾科學(xué)家的一個難題。
為了解決這個難題，就需要一種全新的設(shè)計理念——變循環(huán)設(shè)計，讓飛機在不同時刻工作在不同的狀態(tài)。以往的飛機，往往是渦噴就只能是渦噴模式工作，渦槳就只能是渦槳模式工作、是渦扇就只能渦扇模式工作。而在飛機航行的整個過程中，往往有很多路程是不需要使用渦噴這種高油耗率的工作方式的。而在靠近戰(zhàn)場時，為了接敵，則需要高速機動，為了機動空戰(zhàn)則需要跨音速飛行模式。于是變循環(huán)發(fā)動機就是把這三種模式結(jié)合起來，合理規(guī)劃不同的飛行狀態(tài)，達(dá)到了最佳的使用效果。
 自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機原理圖
變循環(huán)發(fā)動機則采用渦輪風(fēng)扇體制，將氣流分在三個涵道，但這三個涵道可以變換大小口徑，通過組合搭配變換成不同的工作模式，在需要經(jīng)濟巡航時，2個調(diào)節(jié)板向下調(diào)節(jié)，擋住通過燃燒室的氣流，使發(fā)動機工作在渦輪螺旋槳模式；當(dāng)需要進(jìn)行跨音速飛行時，調(diào)節(jié)板1向下，2向上，組成一個渦扇發(fā)動機模式；當(dāng)要進(jìn)行超音速巡航時，調(diào)節(jié)板1、2均向上偏，使其變?yōu)橐慌_渦噴發(fā)動機模式。假如發(fā)動機使用了任務(wù)規(guī)劃體制，還可以根據(jù)不同的任務(wù)使用電腦規(guī)劃發(fā)動機的作用方式達(dá)到最佳作戰(zhàn)效能。
這種措施看起來簡單，但在工程上實現(xiàn)起來卻十分困難，發(fā)動機工作在高溫高壓和極高轉(zhuǎn)速的情況下，最好不要有任何的結(jié)構(gòu)變換，否則會帶來發(fā)動機部件的損傷導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)安全問題，擋板的偏移也會帶來氣流的瞬時畸變，導(dǎo)致發(fā)動機工作不穩(wěn)定甚至停車。根據(jù)研制該技術(shù)的GE公司官網(wǎng)宣傳資料，使用這一技術(shù)后，在同等燃油的情況下飛機的滯空時間可以提高50%，航程增加33%，減少25%的燃油消耗率，達(dá)到60%的燃油熱吸收率。
該發(fā)動機將首先在F-35飛機上進(jìn)行測試，以往攜帶兩枚1000磅JDAM的F-35C作戰(zhàn)半徑可達(dá)1440千米，而使用變循環(huán)發(fā)動機后，其作戰(zhàn)半徑可以達(dá)到2160千米。
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