91免费高清无砖码区,精品国产乱码久久久久久密蜜臀,黄网免费在线观看蜜臀av,青青草原在线精品观看

在渦噴/渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)方面，VCE研究的重點(diǎn)是改變涵道比:

在爬升、加速和超聲速飛行時(shí)：發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比減小，以接近渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，以增大推力。

在起飛和亞聲速飛行時(shí)：發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比增大，以渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)工作，降低耗油率和噪聲。

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)提升的核心在于——如何提高燃油使用效率。噴氣式飛機(jī)原理是將空氣吸入發(fā)動(dòng)機(jī)后和燃油混合加熱，而后高溫高壓氣體向后噴出，按照牛頓第三定律，飛機(jī)就可以獲得一個(gè)反推力。但這個(gè)高溫高壓氣體本身就擁有很大的能量，也就是說，這些能量被白白浪費(fèi)掉了，但有時(shí)候?yàn)榱藱C(jī)動(dòng)性則不得不這樣做，以往的飛機(jī)，往往是渦噴就只能是渦噴模式工作，是渦扇就只能渦扇模式工作。而在飛機(jī)航行的整個(gè)過程中，往往有很多路程是不需要使用這種高油耗率的工作方式的。而在靠近戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)，為了接敵，則需要高速機(jī)動(dòng)，為了機(jī)動(dòng)空戰(zhàn)則需要跨音速飛行模式。于是變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)就是把這三種模式結(jié)合起來(lái)，合理規(guī)劃，達(dá)到了的使用效果。

發(fā)動(dòng)機(jī)一般從前往后結(jié)構(gòu)以此為進(jìn)氣道——壓氣機(jī)——燃燒室——渦輪——噴口。對(duì)應(yīng)的過程是空氣吸入——空氣壓縮增壓——空氣混合燃燒——帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)——尾部噴出做功。變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)則采用渦輪風(fēng)扇體制，將氣流分在三個(gè)涵道，但這三個(gè)涵道可以變換大小口徑，通過組合搭配成就的工作模式，在需要經(jīng)濟(jì)巡航時(shí)，2個(gè)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(dòng)機(jī)工作在螺旋槳模式，當(dāng)需要進(jìn)行跨音速機(jī)動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)板1向下，2向上，組成一個(gè)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)要進(jìn)行超音速巡航時(shí)，調(diào)節(jié)板1、2均向上偏，使其成為一臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。假如發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的作用方式達(dá)到效能。

這個(gè)措施看起來(lái)簡(jiǎn)單，但在工程上實(shí)現(xiàn)起來(lái)是十分難的，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高溫高壓和轉(zhuǎn)速的情況下，不要有任何的結(jié)構(gòu)變換，否則會(huì)帶來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)部件的損傷導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)安全問題，擋板的偏移也會(huì)帶來(lái)氣流的瞬時(shí)畸變，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定甚至停車。根據(jù)研制該技術(shù)的GE公司宣傳資料，使用這一技術(shù)后，在同等燃油的情況下飛機(jī)的滯空時(shí)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。^[2]

從飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)理念可知，對(duì)于持續(xù)高馬赫數(shù)飛行任務(wù)，需要高單位推力的渦噴循環(huán)。反之，如果任務(wù)強(qiáng)調(diào)低馬赫數(shù)和長(zhǎng)航程，就需要低耗油率的渦扇循環(huán)。當(dāng)任務(wù)兼有超聲速飛行和亞聲速飛行或存在多設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)，麻煩就出現(xiàn)了。為任務(wù)的某一部分設(shè)計(jì)的循環(huán)在飛行包線其他地方的性能就差。在燃油消耗幾乎均分在超聲速和亞聲速飛行的混合任務(wù)中或在多工作點(diǎn)是必須的情況下，變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（VCE）顯示出巨大的潛力。

從航空工業(yè)發(fā)展的角度來(lái)說，我國(guó)證實(shí)已經(jīng)進(jìn)行變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)研究的意義在于，一方面意味著中國(guó)航空動(dòng)力研制的科研管理和規(guī)劃更加科學(xué)和合理，符合航空工業(yè)產(chǎn)品研制的客觀規(guī)律，更加重視基礎(chǔ)科研和預(yù)先研究，而不是等到有具體的型號(hào)需求才開始進(jìn)行科研工作，導(dǎo)致研制周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大、成本高；另外一方面，意味著中國(guó)航空動(dòng)力的研制步伐已經(jīng)逐漸追趕上美國(guó)等西方航空強(qiáng)國(guó)，在常規(guī)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)研制碩果累累的情況下積極開展新循環(huán)方式的發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究，對(duì)于保持中國(guó)航空動(dòng)力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和追趕*水平具有相當(dāng)重大的價(jià)值。從中國(guó)空軍未來(lái)型號(hào)發(fā)展對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求來(lái)說，類似YF120的變循環(huán)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)能夠提供更大的高空、高速推力，可以有效提升飛機(jī)的超巡、攔射能力，同時(shí)能夠提供更經(jīng)濟(jì)的中低空、亞音速耗油率，對(duì)于提升飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性有明顯幫助。從未來(lái)客機(jī)的發(fā)展來(lái)看，未來(lái)的洲際超音速客機(jī)同樣需要變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)提供持續(xù)超音速飛行能力，亞音速客機(jī)更是對(duì)于單位油耗相當(dāng)敏感，因?yàn)檫@關(guān)系到公司的運(yùn)營(yíng)成本。因而，我國(guó)從事變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的科研、軍事、商業(yè)價(jià)值非常巨大，可以有效提升我國(guó)的綜合國(guó)力和競(jìng)爭(zhēng)力。^[3]

由于受超聲速客機(jī)和大飛行包線多任務(wù)戰(zhàn)斗機(jī)需求的驅(qū)動(dòng)，早在20世紀(jì)60年代國(guó)外就開始VCE的研究。1971年，美國(guó)航宇局（NASA）開始實(shí)施超聲速巡航研究（SCR）計(jì)劃,該計(jì)劃的頭3年，發(fā)動(dòng)機(jī)承包商從上百個(gè)方案中優(yōu)選出能夠滿足亞聲速和超聲速飛行相互矛盾要求的兩種VCE，即GEAE公司的雙涵道發(fā)動(dòng)機(jī)(DBE)和普惠公司的變流路控制發(fā)動(dòng)機(jī)（VSCE）。為了將研究工作集中在這兩種VCE上，NASA在1976年制定了單獨(dú)的超聲速推進(jìn)技術(shù)研究計(jì)劃。到1981年計(jì)劃結(jié)束時(shí)，相對(duì)1971年的GE4（GE當(dāng)時(shí)研制的一種超聲速運(yùn)輸機(jī)用發(fā)動(dòng)機(jī)），經(jīng)驗(yàn)證的VCE的超聲速巡航耗油率下降10%，跨聲速耗油率有類似的改善，亞聲速的耗油率改善達(dá)24%，而重量?jī)H為GE4的75%。

VSCE具有常規(guī)外涵加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的流路，但采用的主燃燒室控制程序，并廣泛采用變轉(zhuǎn)速和變幾何的風(fēng)扇、壓氣機(jī)以及變幾何的主噴管和副噴管，以控制其工作時(shí)的涵道比。在亞聲速巡航狀態(tài)，外涵不開加力，發(fā)動(dòng)機(jī)以一種常規(guī)分排中等涵道比（約1.5）渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)工作，因而具有比較好的亞聲速巡航性能。起飛、加速和超聲速巡航時(shí)，需要大的推力，因而打開外涵加力。起飛開加力時(shí)噪聲增大，但因采用同心環(huán)反速度場(chǎng)噴管而得以降低。結(jié)果，起飛時(shí)的噪聲相當(dāng)于常規(guī)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲水平。在超聲速巡航時(shí)，通過提高渦輪前溫度和變幾何，加大高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，這樣，涵道比減小，對(duì)加力的需求也減小，其耗油率接近設(shè)計(jì)良好的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。

1985年后，美國(guó)的VCE研究工作納入NASA的高速推進(jìn)研究計(jì)劃（HSPR），DBE和VSCE兩種方案繼續(xù)得到發(fā)展。進(jìn)入90年代后，美國(guó)、歐洲和日本又掀起研究超聲速（M3）和高超聲速客機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)的熱潮。羅-羅公司提出可放氣的VCE。法國(guó)斯奈克瑪公司提出了中間風(fēng)扇的MCV99VCE方案。

1989年，日本開始著手為期10年的超聲速和高超聲速推進(jìn)系統(tǒng)研究計(jì)劃（HYPR）,并于1999年完成，總投資約3億美元。計(jì)劃的目標(biāo)是為超聲速運(yùn)輸機(jī)和高速運(yùn)輸機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)打下技術(shù)基礎(chǔ)。通過研究和試驗(yàn)馬赫數(shù)5的組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(CCE)驗(yàn)證了其可行性。CCE由VCE(代號(hào)為HYPR-T)和以甲烷為燃料的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)組成。HYPR-T的方案與GE公司的DBE類似。

1996年12月到1997年2月，HYPR-T發(fā)動(dòng)機(jī)的模擬高空試驗(yàn)在GE的模擬高空試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，模擬的速度為馬赫數(shù)3，高度20700米。通過試驗(yàn)，成功地驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)的適用性。在試驗(yàn)中，渦輪前溫度達(dá)到1873K，涵道比從0.6成功地變化到0.9。通過改變低壓渦輪導(dǎo)向器的角度，在高速高溫狀態(tài)下的推力增加15%。

VCE研究的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)力來(lái)自戰(zhàn)斗機(jī)方面。

自20世紀(jì)60年代以來(lái)，戰(zhàn)斗機(jī)一方面朝著多用途方向發(fā)展，另一方面，飛機(jī)的飛行包線不斷擴(kuò)大，從低亞聲速待機(jī)到高亞聲速和超聲速巡航和機(jī)動(dòng)（開加力或不開加力），飛行高度從海平面到15千米～17千米，半徑達(dá)1000千米～2000千米。VCE正好能滿足這種多飛行狀態(tài)的性能要求。

據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果，對(duì)于羅-羅公司選擇的放氣VCE，雖然重量增加50千克，但它仍可使飛機(jī)起飛總重和任務(wù)油耗分別降低2.33%和3.36%；對(duì)于GE公司的雙涵VCE，任務(wù)油耗可降低2%～3.5%，而且，在亞聲速飛行時(shí)，VCE的渦輪前溫度在某些點(diǎn)上可降低300K以上，這可用來(lái)進(jìn)一步降低耗油率或延長(zhǎng)渦輪壽命。特別是在20世紀(jì)70年代后，更加重視飛機(jī)機(jī)體/推進(jìn)系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)，VCE還能降低溢流和后體阻力，其優(yōu)勢(shì)更為明顯。于是，對(duì)目的VCE的研究逐步開展起來(lái)。

當(dāng)黑鳥的心臟，J58發(fā)動(dòng)機(jī)咆哮的時(shí)候，很少有人能不為之動(dòng)容，J58也是變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，卻與GE走的不是一個(gè)路子。J58是在渦輪噴氣和壓氣機(jī)輔助沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)之間轉(zhuǎn)換的變循環(huán)。PW（普拉特惠特尼公司）在上個(gè)世紀(jì)五六十年代開發(fā)的這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)使黑鳥以三點(diǎn)二倍音速的速度持續(xù)飛行。直到幾十年后今天，黑鳥仍保持著使用空氣發(fā)動(dòng)機(jī)的載人飛機(jī)的速度記錄。

J58照片中，可以清楚地看到有三個(gè)粗大的管子，它們一端連接在發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的位置、另外一端連接在發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室,J58的另一側(cè)有同樣的三個(gè)管子,這六個(gè)粗大的管子叫渦輪旁路管道，它們起自J58的第四級(jí)與第五級(jí)壓氣機(jī)之間，終于渦輪后面、加力燃燒室之前。在活門的作用下，這些渦輪旁路通道使得J58得以在渦噴和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)模式之間轉(zhuǎn)換。發(fā)動(dòng)機(jī)上方的管路就是渦輪旁路通道（Compressor Bleed Air Bypass Turbines）。這個(gè)通道在第四級(jí)和第五級(jí)壓氣機(jī)之間與發(fā)動(dòng)機(jī)通過內(nèi)部排氣活門（Internal Bleed）連接、然后終止于加力燃燒室（Afterburner Section）。在內(nèi)部排氣活門（Internal Bleed）后面的外部排氣活門（External Bleeds），其作用是調(diào)節(jié)渦輪旁路通道中的氣壓。

當(dāng)黑鳥在低速飛行時(shí)，內(nèi)部排氣活門關(guān)閉，壓氣中所有氣流進(jìn)入主燃燒室，以典型的渦輪噴氣方式工作。

當(dāng)黑鳥以三倍音速飛行時(shí)，內(nèi)部排氣活門開啟，前四級(jí)壓氣機(jī)中的一部分氣流通過內(nèi)部活門進(jìn)入渦輪旁路通道，直接進(jìn)入加力燃燒室。這些經(jīng)前四級(jí)壓氣機(jī)壓縮的空氣在加力燃燒室中為加力燃燒室噴出的燃料提供燃燒的氧氣，從而使J58以壓氣機(jī)輔助沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)方式工作。

F120是美國(guó)空軍F-22*戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)的候選發(fā)動(dòng)機(jī)，GE公司編號(hào)為GE37，加力推力15880千克，涵道比是0~0.35。它是美國(guó)空軍和在1983～1990年主持的SCR、ATEGG、JTDE和ManTech等一系列計(jì)劃的產(chǎn)物。

F120是一種能滿足*戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)的高單位推力和部分功率狀態(tài)低耗油率相互矛盾要求的雙涵VCE，其基本結(jié)構(gòu)是一臺(tái)對(duì)轉(zhuǎn)渦輪的雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。低壓渦輪驅(qū)動(dòng)兩級(jí)風(fēng)扇，高壓渦輪驅(qū)動(dòng)5級(jí)壓氣機(jī)（含CDFS）。兩個(gè)渦輪對(duì)轉(zhuǎn)，都是單級(jí)設(shè)計(jì)，無(wú)級(jí)間導(dǎo)向器?？刂葡到y(tǒng)為三余度多變量FADEC。

它能夠以單涵和雙涵模式工作。

在亞聲速巡航的低功率狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)以雙涵（渦扇）模式工作。被動(dòng)作動(dòng)旁路系統(tǒng)由第二級(jí)風(fēng)扇和CDFS涵道之間的壓差打開，使更多的空氣進(jìn)入外涵道，同時(shí)使風(fēng)扇具有大的喘振裕度。此時(shí)，后VABI也打開，更多的外涵空氣引射進(jìn)入主排氣流，使推力增大。

在超聲速巡航的高功率狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)以單涵（渦噴）模式工作。在此模式下，后VABI關(guān)小到使渦輪框架、加力燃燒室內(nèi)襯和尾噴管內(nèi)襯前后保持正的風(fēng)扇冷卻氣流壓差。當(dāng)后VABI關(guān)小時(shí)，外涵中的壓力增加，直到超過第二級(jí)風(fēng)扇排氣壓力為止。在反壓作用下，旁路系統(tǒng)模式選擇活門關(guān)閉，迫使空氣進(jìn)入核心機(jī)。有少量空氣從CDFS后引出，供加力燃燒室和噴管冷卻以及飛機(jī)引氣用。發(fā)動(dòng)機(jī)順利進(jìn)入渦噴模式。

F120的最終結(jié)構(gòu)經(jīng)過三個(gè)階段的發(fā)展。階段用XF120進(jìn)行地面試驗(yàn)，驗(yàn)證了基本循環(huán)的靈活性、性能特性、渦輪溫度能力和失速裕度以及FADEC和二元矢量噴管的工作。第二階段用YF120進(jìn)行飛行試驗(yàn)。第三階段的F120吸取了XF120和YF120計(jì)劃的所有經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。YF120的流量比XF120的大，以滿足不斷增加的機(jī)體需求和噴管冷卻要求。重量和復(fù)雜性被減到最小，而保障性始終作為一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)目標(biāo)。在F-22的原型機(jī)試驗(yàn)計(jì)劃中，YF120成功地在YF-22和YF-23上飛行。它達(dá)到了重量、壽命、適用性和性能目標(biāo)。它還達(dá)到或超過嚴(yán)格的不加力超聲速巡航推力目標(biāo)。

F120自然是從XF120地面試驗(yàn)和YF120飛行試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在F120上，用一個(gè)被動(dòng)旁路系統(tǒng)代替了可調(diào)模式選擇活門。對(duì)葉輪機(jī)作了改進(jìn)，以改善匹配特性和效率?？刂葡到y(tǒng)簡(jiǎn)化到了常規(guī)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。因此，F(xiàn)120在戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)更低的復(fù)雜性的條件下具有固有的靈活性和優(yōu)良的保障性。它為飛機(jī)提供了優(yōu)良的速度、加速性、機(jī)動(dòng)性和航程能力。

總的來(lái)說，F(xiàn)120與GE公司成功的F110系列相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多，零件數(shù)少40%。

雖然F120在第四代戰(zhàn)斗機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)中敗給常規(guī)的F119,但仍作為替換發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)研制。VCE也仍是IHPTET計(jì)劃的一項(xiàng)重要技術(shù)目標(biāo)。