说到国产航空发动机的发展史,首先要明白的一点就是什么是航空发动机?它又有什么分类?有哪些应用?
它顾名思义就是为飞机飞行提供动力的一种高度复杂和精密的热力机械,它除了是飞机的心脏,还是促进人类航空事业发展的重要推力,航空史上的每一次重要变革都与其技术进步密不可分。
航空发动机经过百余年的发展,已经衍生出涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、冲压式发动机和活塞式发动机等多种类型。一般战斗机使用的都是涡喷或者涡扇发动机。
涡喷发动机诞生于20世纪30年代后期到20世纪40年代初的英国和德国,它由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。战斗机使用的发动机在涡轮和尾喷管间还设置了加力燃烧室。
可以把涡喷发动机简单理解为一个烧燃油的电吹风,在低速情况下它的耗油量大,效率低,使得飞机的续航里程变短。
这虽然对执行防空任务的高速战斗机影响不大,但对于追求经济性的亚音速民用运输机而言,就变成一个无法妥协的缺点。
要如何解决涡喷发动机的这一问题呢?
歼35战斗机自曝光以来,关于它和美国F35孰强孰弱的讨论就不曾停止,最近更是因为歼35配套的涡扇19发动机有所突破,而让两款战机从比拼性能之比变成比拼发动机。那么歼35的国产涡扇19发动机能否匹敌美军F35的发动机?
在分析这一问题之前,先要了解何为涡扇发动机?它是人类为了提高涡喷发动机的热效率和推进效率而发明出来的。
涡扇发动机是在涡喷发动机的基础上增加了几级涡轮,并由这些涡轮带动一排或几排风扇。由此产生的气流分为两部分,一部分进入压气机,即内涵道;另一部分则不经过燃烧,直接排到空气中,即外涵道。
外涵道和内涵道的流量之比就称为涵道比,运输机一类的大型飞机采用的是大涵道涡扇,推力大,还省油,但阻力也大;而追求速度的战斗机则用的是小涵道涡扇。
这两者的区别简而言之就是一个粗一个细,风阻越大、飞机速度越慢,但也越省油。值得注意的是,目前世界上可以自主研制出三代以上的大推力涡扇发动机的国家只有美中俄。
美国F15和F16装备的F100及F110系列,俄罗斯苏27搭载的AL31系列以及中国的涡扇10系列。
而我国的歼35和美国的F35隐形战斗机都是采用涡扇发动机,它比同类发动机推力更大、油耗更少,大大提高了战机的续航能力以及拉长战时。
同时,由于涡扇发动机提供的动力更足,战斗机就可以做各种高难度的动作,例如灵活急加速旋转或者调头及拉升,战机的机动性更强。
美国F35的发动机F135,其核心结构是压气机、高压涡轮和低压涡轮,最大加力推力接近20吨,差不多是涡扇19的2倍,它的最大推重比达到11.47。