瀚海狼山:22吨推力的变循环发动机,可赶上6代机的首飞
2020-07-17 09:37:05






在昨天的推文中,瀚海狼山(匈奴狼山)谈到,虽然WS15和F119等4代大推的加力推力都已经可以做到接近18吨的级别,其中间推力也可以逐步做到12吨的级别,让装备的目标重型隐身机可以实现1.6马赫以上的超音速巡航能力在30分钟左右。这个能力已经远远超过了现有任何3代大推的性能,让目标机在空中作战中占据巨大的先天优势。不过问题也同样存在,就是即使不开加力超巡,这2种小涵道比的4代大推的整体油耗仍然相对较大,这样就压缩了整体的内油航程和作战半径。这种状况在F22A上表现的尤其明显,而另外一种重型隐身机只能用巨大的内油来补这个短板。技术是不断进步的,那么有没有一种发动机,既可以确保超音速高空巡航,又能节省燃油增加作战半径。这种发动机早就有,
在YF23和YF22竞标的时候就已经出现过。当时除了这两种隐身原型机的竞标外,与F119相竞争的YF120发动机已经是为变循环发动机。其主要的改进,是在2级风扇后有一可调节的外涵出气环,在高压压气机中,第一级工作叶片做得较长成为风扇,称之为核心机传动的风扇,其后有流向外涵的出气环,在工作中始终是打开的,因此称主外涵出气环。在低工况时,也就是低空低速飞行是,两个外涵道均打开,使涵道比加大以获得低的耗油率。在大工况也就是需要高空高速时,2级风扇后的可调节放气环关闭,发动机成为小涵道比涡轮风扇发动机,以增加单位推力。风扇到核心机间的压力匹配是通过装在加力燃烧室前的可变面积涵道引射器VABI将外涵气流引向加力燃烧室来达到。VABI除对加力燃烧室隔热屏进行冷却外,



还将外涵多余的气流引射到尾喷管喉道前的排气气流中,以加大推力。YF120的风扇、压气机均比F119少1级,且高低压涡轮间无导向叶片,因此YF120比F119少5排叶片。YF120变循环发动机的加力推力大于F119发动机,而且装机YF23后表现出了惊人的超巡能力。不过最终的竞标结果却是F119胜出。美国空军当时的理由是 F119结构简单可靠,风险低,采购价格也便宜得多。虽然YF120对超巡和省油出类拔萃,但是变循环无可避免在推力调节响应方面要天然慢一些,当时F22A还特别追求近距离空战能力。因此最终选了F119而放弃了YF120。实际上到了6代机时代,变循环发动机反应慢的问题已经基本解决。而其超强的超巡能力和省油增大作战半径的能力却是必须的。竞标的失败让YF120发动机和YF23一起失去了进一步提高的机会。因此超级大国在变循环发动机的性能上20年来几乎停滞不前。



现在6代机的整体构架在全球第一次明确提出来。在其他子系统都没有特别大的技术门槛的情况下,大推力变循环发动机显然就是最主要的攻克任务,其研发应该早就展开。WS15的逐步大功告成,也为新一代变循环的研发提供了信心和技术支持。目前看来6代装备两台最大加力推力25吨,中间推力在16吨以上的变循环发动机已经基本肯定。其作战半径将达到惊人的3000公里,10年内基本可以实现。如果降低要求到单台推力22吨级,作战半径压缩到2200公里,则可以赶上6代机在7到8年后的首飞。