渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)有兩個(gè)空氣通道,中心的那個(gè)叫做內(nèi)涵道,外面的叫做外涵道。發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),外涵道與內(nèi)涵道空氣流量的比值叫做涵道比。
涵道比越大越省油,經(jīng)濟(jì)性越好,高涵道比的發(fā)動(dòng)機(jī)在低于音速(亞音速)時(shí)有非常好的能效,通常用于客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等。
羅爾斯·羅伊斯生產(chǎn)的瑞達(dá)1000發(fā)動(dòng)機(jī),用在波音787夢(mèng)幻客機(jī)上。瑞達(dá)系列發(fā)動(dòng)機(jī),葉片高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)產(chǎn)生90噸的離心力,相當(dāng)于每個(gè)葉片吊著13輛雙層公共汽車。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)很昂貴,價(jià)格是同等重量的白銀的好幾倍。
雖然渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油低、噪音小,但是,高涵道比(比值目前大都在8以上)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)比較適合用在亞音速的客機(jī)上,戰(zhàn)斗機(jī)如果使用,那么在超音速時(shí),這樣的巨大風(fēng)扇無(wú)疑將帶來(lái)致命的阻力。
瑞達(dá)1000發(fā)動(dòng)機(jī)
因此,戰(zhàn)斗機(jī)一般都采用低涵道比(比值小于1)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),以此帶來(lái)更小的阻力和更大的推力,可就算這樣,要想實(shí)現(xiàn)超音速飛行,也不是一件容易的事,為了得到更高的推力,就必須進(jìn)一步提高燃燒室的溫度,然而,由于材料的限制,渦輪一般很難承受這樣的高溫。
怎么辦呢?這就得靠“加力燃燒室”來(lái)解決了。加力燃燒室位于渦輪的后方,因?yàn)槟抢餂](méi)有旋轉(zhuǎn)的部件,所以可以承受更高的溫度。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟加力時(shí),推力瞬間可提高1.5倍左右,這樣大的推力一般用在戰(zhàn)斗機(jī)在航母上起飛、突破音障作超音速飛行、或者是正與敵機(jī)纏斗等情況下使用。
開(kāi)啟加力雖然能快速提高推力,但是,因?yàn)榧恿θ紵依锩娴目諝馐且呀?jīng)被前面的燃燒室使用過(guò)一遍的,里面的含氧量不高,在這種情況下注入燃料進(jìn)行燃燒,效率很低,耗油量非常巨大,一般戰(zhàn)斗機(jī)在加力全開(kāi)下,大多數(shù)不到十分鐘就會(huì)耗盡所有油料。
圖為加力燃燒室間歇性燃燒的動(dòng)畫示意圖
真正的超音速巡航
鑒于很多戰(zhàn)機(jī)的超音速巡航是在開(kāi)啟加力的情況下得到的,所以,這樣的巡航不是真正意義上的超音速巡航,只能說(shuō),戰(zhàn)機(jī)可以超音速飛行。
本文僅討論戰(zhàn)機(jī),不說(shuō)客機(jī)。那么目前,真正意義上具備超音速巡航的現(xiàn)役戰(zhàn)機(jī)有哪些呢?鑒于國(guó)內(nèi)的戰(zhàn)機(jī),尤其是還在試驗(yàn)中的戰(zhàn)機(jī),其性能基本靠猜,依靠一些專家或者貌似專家的推測(cè),大家猜來(lái)猜去也實(shí)在是沒(méi)辦法,因?yàn)楣俜胶苌俳o數(shù)據(jù),也不會(huì)給數(shù)據(jù),所以咱們先不說(shuō)國(guó)內(nèi)的情況。
別的先不說(shuō),我們先來(lái)了解一下F-35戰(zhàn)斗機(jī)。據(jù)洛克希德-馬丁公司副總裁證實(shí),F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機(jī)不是一款能超巡的飛機(jī),不過(guò),其在打開(kāi)加力,突破音障,到達(dá)1.2倍音速后,接著關(guān)閉加力,這樣能維持1.2音速下沖刺241千米。