03.05 在世界範圍內,渦扇發動機是不是接近製造技術的極限了?

恍惚面對世界


我是航空專業人員,我來回答這個問題。

首先拿個f135給大家看一下,太科幻了!



言歸正傳,我們拿渦扇發動機最關鍵的指標-推重比這個指標來衡量,眾所周知衡量渦扇發動機推重比的關鍵指標是渦輪前溫度,現在最先進的渦扇發動機,美軍f119發動機推重比為11,它的渦輪前溫度為1900k,而目前地球上已知的熔點最高的物質他的熔化溫度大概在4000k,這中間能進步的空間大概還有2000k。



按照渦輪風扇發動機的研製規律,每提高50k就需要上一種新材料,而每提高200k就可以劃分為新一代發動機。如果按照這種方式去估計,渦扇發動機的極限推重比在20左右,而現在才達到理論極限值一半,仍然有巨大的提升空間。

當然,這只是理論上的估計,能不能製造出來還是一回事,就目前人類的科技水平來說這麼高推重比帶渦扇發動機仍然是天方夜譚。提高發動機的推重比,除了提高渦輪前前溫度之外,還有一條途徑就是,儘可能的減小發動機的重量。


目前渦扇發動機的前沿技術主要集中在以下幾個領域。

1,單晶體和陶瓷複合材料渦輪葉片

2,對壓氣機和風扇葉片採用中空結構

3,多層涵道設計實現變循環技術

4,3d打印整體葉盤結構

5,輕質材料替換技術

以上幾種技術,我感覺已經耗盡了人類的聰明才智,然而到目前為止,投入了數百億美元,也只是將推重比達到了十五左右,離理論的極限值還有不小的差距,越往後越難以製造。



至於有沒有推重比超過二十的渦扇發動機,以人類現有的科技水平連想都不敢想。


一坑四彈


我感覺沒有啊,現在還在發展推比高達15一級的六代戰鬥機用的渦扇發動機,怎麼能說接近極限了?美國還在探索推比高達20至25的渦扇發動機技術,這些技術發展個50-70年每一點問題,目前我感覺不存在接近極限,現在舉一個例子,美國人正在研製的變循環自適應發動機,其最大推比高達20左右,是目前F-119發動機的整整一倍,我們知道,現代軍用渦扇發動機具有雙流路———主流路和旁通流路,變循環自適應發動機還有一個“第三氣流”結構。

在飛機起飛時,“第三氣流”關閉,減小涵道比和轉移更多的空氣流進入到核心機增加推力。在巡航時,“第三氣流”打開,增大涵道比和減少燃油消耗。“第三氣流”還可冷卻用於發動機熱端部件的冷卻空在飛機起飛時,“第三氣流”關閉,減小涵道比和轉移更多的空氣流進入到核心機增加推力,在巡航時,“第三氣流”打開,增大涵道比和減少燃油消耗。“第三氣流”還可冷卻用於發動機熱端部件的冷卻空氣,用作飛機系統熱沉的燃料,加力燃燒室和噴口的壁板,減小飛機的阻力。

僅僅就這一項技術,經美國空軍實驗室計算,與F-35戰鬥機的F135發動機相比,採用自適應技術可使燃料效率提高25%,使飛機作戰半徑擴大30%,留空時間增加40%。自適應風扇方案是美國下一代軍用飛機奪取制空權的關鍵技術。上面這些才是新一代渦扇發動機新技術中的一個項目,實際上,從發動機的材料上,從內部結構上,從發動機噴管技術上,一系列技術還有待開發,渦扇發動機再用100年沒什麼問題。


小鷹說科技


渦扇發動機直徑越大,靜態推力越大,但是飛行速度越慢,槳葉材料要求就越高。而且更容易陷入槳葉失速的狀況。對後段渦輪要做得越大,越重,窩軸承受力越大,一句話可以概括:渦扇發動機向慢、危險係數高、材料難度大、自身重量大的方向發展。已經進入發展極限了。


愛因斯坦也是民科


是的快到極限了,渦扇自適應可變循環發動機只是在同等條件下使用兩種模式,可以省油百分之三十從而延長飛行距離,但並不能大幅度提高推重比。爆震發動機可以大幅度提高推重比,但他屬於那種類型發動機我不知道。


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