受J20无火焰喷口以及硕大机身之谜的启示,提出“亚音速的涡扇发动机也能飞超音速”,这个想法够雷人的吧?

用CMF56发动机去飞超音速的J20似乎很白痴,不过细细想来也一定有道理。CMF56推力15140dn,是J20需要的推力;直径约1836mm,是J20硕大的机身可以容纳的,而1836mm仅仅需要一小段;通过对CMF56改造,如对风扇进行宽叶改造,将发动机直径降低到1600mm左右,这样直接用于CMF56就更容易了。

事实上,所有超音速飞机的涡扇发动机进口速度都是亚音速的,至少是高亚音速的;而这些气流到达燃烧室燃烧时竟然要求低亚音速,一般为130~240m/s,否则就会导致燃烧火焰被吹灭了;高温燃气通过涡轮以及尾喷管逐步加速的超音速,最终达到高推力需要的气流速度。

可以说,发动机进口速度无论是亚音速发动机还是超音速发动机之间的差别都不大,差别在于进气口面积;亚音速发动机涵道比大,约15以上,为此低压涡轮付出重量大的代价;而超音速发动机涵道比小,大约为0.2~0.6,所以低压涡轮少,重量就轻;目前,亚音速发动机推重比约为5~7,超音速发动机推重比约8~10以上。

特别指出的是:亚音速发动机尾喷平均温度非常低,约450~600°C左右,而超音速发动机尾喷平均温度则较高,约800~1000°C左右;这就是亚音速发动机比超音速发动机油耗低原因,而且红外特征值比超音速发动机低的多,这对J20很重要。

事实上,J20不会直接采用CMF56发动机,中国还是有能力改造制造它的风扇的;总体对CMF56改造比重新设计制造要简单的多,毕竟中国太需要大推力发动机。

改造CMF56最重要的风扇、高低压段结合部的放气装置、加力燃烧器、尾喷管加速及矢量设计;改造CMF56,增加加力燃烧器,可以直接把推力提高到22000dn左右;对于原机CMF56重量2561kg,再增加500~600kg,即总机重量约3100~3300kg,推重比大约6.5;由于CMF56耗油量约为0.34(0.556),可以抵消推重比的不足;也就是说,F35需要8700升油完成任务,换CMF56只需6000升油就可以完成;当然F35用的F135是大矢量(垂直)发动机,而CMF56不是。这是个思维逻辑问题,不是什么纯技术问题。

实际上,亚音速发动机替代超音速发动机关键在于最后控制尾喷管的燃气喷气速度,温度不是关键,而喷气速度及推力在于拉瓦尔喷管理论。

总之,从理论上来说,亚音速发动机完全可以替代超音速发动机。

最重要的结论是:大涵道比同样适合于超音速发动机。

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本文内容于 2011/1/14 20:16:52 被yy891112编辑

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