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飞机的诞生,实现了人类翱翔天空的梦想,时至今日,飞机慢慢的变成了了人类社会的重要组成部分。在民用方面,飞机慢慢的变成了了人们重要的交通工具,不到一天的时间就可以抵达相隔整个大洋的另一个国家,满足旅客以及货物快速抵达目的地的需求。在军事方面,空军早已成为国家军事力量的基本组成之一,真正有实力的大国一定有一支强悍的空军。而对于飞机来说,最重要的部件就是航空发动机了,它就相当于是飞机的心脏,同时也是人类科技的最高成果之一。
经过近百年的发展,飞机的发动机已经从最开始的活塞式发动机发展到现在的喷气式发动机,喷气式发动机现在已经是飞机发动机的主流,战斗机不必多说,绝大部分大型客机也都是使用的喷气式发动机。喷气式发动机主要可大致分为涡喷发动机和涡扇发动机,两者在结构上最主要的区别是涡扇发动机相当于在涡喷发动机的基础上再加了一个涵道风扇。涡扇发动机主要的优点就是比涡喷发动机效率更加高,更省油,同时还能达到和涡喷发动机几乎相同的性能,所以现在世界上最顶尖战斗机使用的发动机都是涡扇发动机,大型的运输机以及客机也是一样。
相比于大型飞机的涡扇发动机,战斗机使用的涡扇发动机的研发难度是最高的,尤其是重型战机使用的大推力的涡扇发动机,既要能为战机提供足够的推力,尺寸又要受到严格的限制,所以对工艺技术水平有很高的要求。目前世界上能自行研发制造大推力航空发动机的也就是五常的美、中、英、法、俄,这里我们就选其中最主要的美国、俄罗斯和我们中国的发动机来进行一下对比介绍。
首先就是美国了,美国作为现在世界上唯一的超级大国,科学技术实力水平自然是领先世界,其研发的五代机F-22、F-35具有超强的作战能力,现在如火如荼的F-35装备的发动机是F135涡扇发动机。F135发动机加力时的最大推力能够达到18吨,18吨的推力是一个什么概念呢,一辆汽车的轮上推力大概在1吨左右,而如果将这18吨推力作用在一个80 kg重的人身上,利用牛顿第二定律进行简单的计算,加速度a=推力F/质量m,则这个人的加速度能够达到2250 m/s2,也就是说在不考虑阻力的情况下,这个人只需要1秒就能加速到6.6倍音速。航空发动机能为战机提供这么强大推力,难怪战机能够突破音速飞行。而美国不愧是美国,在F135的基础上还推出了增推型,使其最大推力能够达到23吨,相比于之前的F135推力提升了约25 %,这样看来美国的航空发动机技术是当之无愧的世界第一。
然后再来看俄罗斯,最为前苏联衣钵最主要的继承者,俄罗斯继承了苏联时期绝大部分的航空发动机技术,虽然相比于美国的产品,俄罗斯的发动机稍显粗犷一些,但这并不影响其发挥性能,必须得说虽然俄罗斯近年来发展不怎么样,但是在发动机技术上还是独有一套的。对我们来说,比较熟悉的应该就是俄罗斯苏-27系列战斗机使用的AL-31F发动机了,在我国发动机技术尚不成熟的阶段,也曾进口该型号发动机装备我军的歼-11等战斗机。AL-31F发动机的中间推力约7.6吨,加力推力约12.2吨,和美国的F135发动机相比存在很明显的差距,而且AL-31发动机的推重比也比较低,按照国际一般方法计算其推重比仅为7.14,而之前介绍的F135发动机量产型推重比能够达到11.7。而为提升苏-35S等新锐战机的性能,并且用于装备俄罗斯的五代机苏-57,俄罗斯研发了新的AL-41发动机,据称其推力能够达到18吨,推重比可达到11,这样的性能相比于AF-31F就有了明显的提升,达到和F135相似的水平。
最后再来说说我国的航空发动机,相比于美俄,我国的航空工业起步较晚,在很长一段时间中,航空发动机都是制约我国战机发展的命门要害,正是由于造不出性能可靠的航空发动机,我国的很多战机都必须装备从俄罗斯进口的“外国心”。老是这样受制于人肯定不符合我军的发展理念,经过几十年的艰苦探索,我国终于在航空发动机领域取得了一定的突破,目前WS-10“太行”发动机已经广泛装备于我军的歼-10、歼-11以及歼-15战机上,WS-10发动机中间推力7.3吨,最大推力12.5吨,推重比7.5,整体性能和俄罗斯的AL-31F发动机相似。除了WS-10,为了让我国自主研发的五代机歼-20能有强劲的心脏,我国还研发了WS-15“峨眉”发动机,虽然目前WS-15还没有完全完成研制,不过有资料显示其中间推力可达10吨,最大推力也可达18吨,推重比为10,虽然依然赶不上F135的增推型,不过已达到普通的F135相近的水平。等WS-15正式研制完成并装备在歼-20上之后,相信歼-20的性能又可以更上一层楼。
我国研发的WS-10“太行”发动机,目前广泛装备于歼-10、歼-11和歼-15战机
其实对于航空发动机来讲,战斗机使用的小涵道比涡扇发动机并非推力最大的存在,只是因为其必须要安装在体积有限的战斗机上,所以性能会受到尺寸的限制。相比于之下,大型飞机使用的大涵道比涡扇发动机能够达到的推力更大,通用电气航空发动机公司研制的GE90-115B超大推力涡扇发动机是目前世界上推力最大的航空发动机,其在地面台架试验中达到过56.9吨的惊人推力。
目前世界上推力最大的航空发动机GE90-115B,其最大推力可达56.9吨返回搜狐,查看更加多