图:中国轰20总体设计应该非常近似于B2 近日,中国空军高级将领在接受媒体采访时,正式确认新一代远程轰炸机正在研制过程中。结合此前的一些文献资料,基本可以确定,被推测为代号轰20的中国新一代远程轰炸机,是一种总体布局非常近似于美国B2的隐身战略轰炸机。 而从B2的设计经验,以及中国自己现有的航空成果来看;轰20使用的发动机,应该是在目前可靠性已经大为提高的涡扇10B或更靠后的改进型基础上,取消加力燃烧室。然后按照机身左右每侧安置两台发动机(及其进气道)紧密相邻的原则布置,全机一共使用四台发动机。
图:注意每侧有两台发动机,进气道经历一个很大很急剧的S型弯曲后才连接到发动机前端,喷管也是经历一个S型曲折以后才将燃气喷出 目前提到战斗机发动机的推力,实际上指的往往是加力燃烧室中打开最大加力燃烧以后的指标。正常状态下,发动机吸入的空气中,直接与燃油混合燃烧的比例大概只有1/4,剩下的空气要用来冷却燃气的温度,使得涡轮叶片的温度处于可以承受的范围以内。 而对于有超音速飞行需求、对飞行性能要求特别高的战斗机,为了在短时间内获得更大的推力,尤其是高速推力;它们会利用这些仍然富含大量氧气的燃气,在后方增加一个燃烧室,再度大量喷射燃油进行补燃。
图:加力燃烧室的长度和体积,占据战斗机发动机相当大的比例 这种做法非常有效,但是耗油率和热负荷也极高;一架战斗机如果保持在全加力状态,几分钟就可以烧光全机燃油。而对于亚音速的战略轰炸机来说,加力推力的优势意义不明显,而劣势则无法接受——发动机尺寸显著增加,这回连带整个飞机尺寸和重量失控。
图:F110发动机接受维护
图:F118发动机接受维护,注意两者长度的对比 其次隐身战略轰炸机,降低红外特征并保持全机的飞翼外形;而这种情况下,采用扁形口或者通过一个S型弯管(屏蔽发动机涡轮不被雷达波直射)的喷口设计就势在必然;而加力燃烧状态下的喷流温度极高,会给飞机喷口设计带来极大的难度(比如扁口,类似yf23,曾被这个问题严重困扰)甚至是完全做不下来(弯管喷口,类似B2)。 取消加力燃烧室以后,发动机的最大推力指标当然会有明显的下降。比如AL31F发动机,全加力状态下有12.5吨推力,关了加力最多就只有8.3吨推力。而B2采用的发动机也是如此,F118发动机是F110发动机的无加力燃烧室版本,推力只有8.4吨;而当时的F110最早版本就有12.7吨以上推力,换言之少了加力燃烧室,推力直接要减掉1/3。 中国的太行发动机在总体设计思路上,很类似于美国F110发动机;因此在加力比方面,相差也不会太大。虽然目前官方没有公布未来轰-20所用发动机的数据,但是根据加力比估算;中国在未来几年中,如果能将太行发动机的可靠推力提升到13.2吨——这是非常乐观的估计,那么轰-20的发动机推力将在8.7吨左右。 |