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让军用飞机翱翔蓝天:至关重要的发动机选择

科普中国2016-09-23 23:09我要吐槽

曾经有这么一句话,叫做“只要发动机够好,就是板砖也能上天”。这句话不一定全对,但在很大程度上体现出了动力装置系统对于军用飞机的重要性。它不仅仅会直接影响到飞机的作战性能,也关系着飞机的使用安全。

而在军用飞机的设计过程中,发动机的选择就是其中非常重要的一环。选择军用飞机的发动机时,应当以满足飞机的使用要求为目的,具体来说,就是要满足飞机的战技术要求、飞行性能及飞行范围要求、飞机的使用条件等等,将发动机作为飞机的一部分进行综合优化设计选择。

 

飞机发动机的选择,不是随意为之,有许多依据可循。为军用飞机选择最优的发动机,将有利于提升整个设计的性能水平。

 

选择发动机的依据

 

飞机发动机的选择不是随意为之,而是要满足一些具体的要求。只有达到这些要求,才能真正为军用飞机选择合适的发动机。首先要根据战技术要求,明确军用飞机的使用要求,从而确定:飞行包线的最小/最大飞行速度以及相应的使用高度范围;亚音速/超音速巡航要求;跨/超音速机动飞行要求;发起发射的种类及状态要求;陆上基地或舰上使用的环境条件要求等等。

第二,选择军用飞机的发动机时,应当考虑到许多设计要求,主要包括:发动机的推重比要求;使用寿命及翻修期要长,可靠性好,便于维护和更换;最好是采用成熟的发动机,从而降低风险和缩短研制周期;须保证在迎角、侧滑角下的发动机与进气道共同工作的稳定性;避免发动机在地面上吸入外来物,必要时可加入防护系统;要有良好的隐身特性。

第三,除了上述要求之外,军用飞机发动机的选择还应当满足使用部门和设计部门提出的要求,并达到国家通用规范及标准的规定。

 

军用发动机类型的选择

 

发动机的选择主要可以区分为两种类型。第一种是按照飞机的飞行速度范围选择发动机,即根据飞机设计要求规定的使用飞行包线,主要是最大飞行速度,选择合适的发动机类型。对最大飞行马赫数为2.0左右的战斗机,一般选用带加力的涡扇发动机。

第二种类型是按照飞机的主要使用任务选择发动机。对于轰炸机或运输机,主要使用任务段为超音速或亚音速巡航。对于军用战斗机,既要用亚音速或超音速巡航飞行,也要进行跨音速/超音速机动空战。因此,要根据空战和巡航的高度和速度范围,在选定的发动机类型中选择合适的发动机。

 

同战斗机相比,运输机和轰炸机这样的大型飞机在选择发动机时,更容易做出选择。

 

而且在选用涡扇发动机的时候,对需要突出航程、作战半径和巡航性能的飞机,可以选择函道比稍微大一些的发动机。对于需要突出机动性或飞行最大速度高一些的飞机,可以选择函道比稍微小一些的发动机。

 

发动机台数的选择

 

对于轰炸机和运输机而言,当确定了飞机重量、性能及可用发动机的推力时,发动机的台数很容易选定。对于战斗机而言,一般分为单发或双发两个选择方案,主要取决的因素包括以下两个方面。

首先是飞机起飞重量与推重比的要求。根据飞机的战技术要求,采用的航空电子、武器、设备、系统等技术配套状态,初步选择可用发动机的推重比和设计的飞机推重比要求,即可估算出第一次近似重量及发动机地面静推力值。由估算的要求推力值和现有可选用发动机的推力值即可确定是采用单发方案还是双发方案。

 

战斗机选择发动机的台数,主要有两个方面的要求,一个方面是起飞重量与推重比的要求,第二个方面是使用维护与安全性能要求。

 

第二个方面的要求是使用维护与安全性要求。除了从发动机故障概率的角度进行分析外,还需要根据使用维护性、安全性及飞机具体的使用要求进行综合论证,选取合适的方案。

 

安装位置的选择

 

对于单发战斗机而言,发动机一般装在后机身内,具体需要根据飞机擦尾角、防倒立角以及喷口推力线对飞机操稳性能要求,布置发动机在垂直平面内的轴线位置。对于双发战斗机,如果发动机装在后机身的里面,发动机轴线在垂直平面内的布置与单发相同,水平面的位置,由发动机喷口与飞机后机身的一体化设计确定。

本作品为“科普中国-军事科技前沿”原创 转载时务请注明出处

 

 

作者:科普中国责任编辑:天极科普君)
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