歼20到底能不能实现超音速巡航？（ＺＺ）

来源: CinYon 于 2016-06-01 14:02:39 [档案] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读：次 (8426 bytes)

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加拿大《汉和防务评论》10月刊发表文章称，从成飞新基础设施建设工作的进度来看，歼-20小批量试生产阶段最有可能将于2016年开始。而且，歼-20战斗机的年产量将不低于歼-10战机的每年14至18架。再加上最近编号为2016的最新一架歼-20试飞成功，说明国产歼-20的制造已经相当成熟。面对这种情况，西方情报人员的反应速度已经明显跟不上歼-20的研制进度，如今加上汉和关于歼-20即将批量生产的报道，笔者认为，俄罗斯、印度、日本和美国这四个国家，恐怕内心又要不淡定了。之前一名不愿透露姓名的中国军事专家29日对《环球时报》记者表示，现代作战飞机在正式交付使用前，通常要经过1500-4000架次的飞行试验，飞行小时大约2000到6000小时，试飞周期为4-10年。歼-20的验证机于2011年初首飞，到明年将超过5年，从时间上看，理论上有可能小批量生产装备部队试用。这名专家认为，如果能在明年投入批量生产，说明其试飞速度是非常快的，在第五代战机中很可能是最短的。第五代战机由于技术复杂，试飞周期往往会更长一些。美国F-22A的验证机YF-22于1990年9月29日首飞，F-22A原型机1998年5月首飞，共有9架原型机参加试飞，试飞架次达到2400余次。从验证机首飞到形成初始作战能力，经历了大约16年。F-35从验证机试飞至今已经有15年，从原型机算起也有近9年时间。俄罗斯的T-50于2010年首飞，计划明年装备部队，历时6年。不过大家对歼20能否实现超音速巡航似乎十分关心，今天我们就来谈一谈超音速巡航。喜欢军事的网友们，难免会经常听到“超音速巡航”、“开加力”、“涡喷发动机”“涡扇发动机”等这样的专业术语。今天我们引用科普作家寒木钓萌的解释，告诉大家什么是真正的超音速巡航。伪超音速巡航超音速，是指飞行器的飞行速度超过环境中的声速，比如在海平面高度，20℃空气中的音速大约是343米每秒，或1235千米每小时，这个都很好理解。然而，飞行器在飞行过程中，单位距离上消耗燃料最少的速度，才能称为巡航速度。如果把超音速和巡航速度两个条件加在一起，严格来说，现在的很多战机，在介绍的时候说它具有超音速巡航能力，是不怎么准确的。这些战机确实能超音速飞行，但却是在开启“加力燃烧室”的情况下实现的，而开启加力燃烧室，就有点毕其功于一役的感觉了。那什么又是加力燃烧室呢？要了解加力燃烧室，我们得先来了解一下喷气发动机的一般原理。空气从进气道进入发动机后，会首先被高速运转的压气机狠劲压缩，之所以要压缩，是因为外界空气中的含氧量不足于支撑里面的剧烈燃烧。高密度高压气体进入燃烧室，与燃油混合后，剧烈燃烧，继而产生温度更高压力更大的喷流，涡轮机被喷流冲击，高速旋转，通过轴，从而带动前面的压气机旋转，最后一步，喷流从喷口高速离开，产生强大的反推力，驱使飞机高速飞行。如图，这是稍微详细一点的喷气发动机说明① 吸入；②低压压缩；③高压压缩；④燃烧；⑤ 排气；⑥热区域；⑦涡轮机；⑧燃烧室；⑨冷区域；⑩进气口。实际上，喷气发动机很复杂，种类也很多，上面介绍的这种就属于“轴流式涡轮喷气发动机”，简称“涡喷发动机”，它一般用在早期的战斗机上，比如第一代和第二代战斗机就以这种发动机作为主要动力，它的特点是高速飞行时，效率高，但低速飞行时性能很差，现在处在淘汰的边缘。而用在客机和现代战机上的，一般是“涡轮风扇发动机”。简称“涡扇发动机”。 “涡扇发动机”的原理与“涡喷发动机”基本类似，最大的不同点是，它在压气机的前面安装有巨大的进气风扇，这个大风扇除了可以协助压缩空气外，还能当作螺旋桨使用。更直观清晰的涡扇发动机如下图：涡扇发动机从上图我们容易看出，涡扇发动机有两个空气通道，中心的那个叫做内涵道，外面的叫做外涵道。发动机在运转时，外涵道与内涵道空气流量的比值叫做涵道比。涵道比越大越省油，经济性越好，高涵道比的发动机在亚音速时有非常好的能效，通常用于客机、运输机等。此为罗尔斯·罗伊斯生产的瑞达1000发动机，用在波音787梦幻客机上。瑞达系列发动机，叶片高速运转时，会产生90吨的离心力，相当于每个叶片吊着13辆双层公共汽车。这样的发动机很昂贵，价格是同等重量的白银的好几倍。虽然涡扇发动机的耗油低、噪音小，但是，高涵道比（比值目前大都在8以上）的涡扇发动机比较适合用在亚音速的客机上，战斗机如果使用，那么在超音速时，这样的巨大风扇无疑将带来致命的阻力。因此，战斗机一般都采用低涵道比（比值小于1）的涡扇发动机，以此带来更小的阻力和更大的推力，可就算这样，要想实现超音速飞行，也不是一件容易的事，为了得到更高的推力，就必须进一步提高燃烧室的温度，然而，由于材料的限制，涡轮一般很难承受这样的高温。怎么办呢？这就得靠“加力燃烧室”来解决了。加力燃烧室位于涡轮的后方，因为那里没有旋转的部件，所以可以承受更高的温度。加力燃烧室，间歇性燃烧动画示意图当发动机开启加力时，推力瞬间可提高1.5倍左右，这样大的推力一般用在战斗机在航母上起飞，突破音障作超音速飞行、或者是正与敌机缠斗等情况下使用。 J58发动机加力全开的情形，可以看出加力燃烧室一片通红，温度极高。这款发动机用在“SR-71”黑鸟侦察机上。 “米格-29K”开加力时的情形。开启加力虽然能快速提高推力，但是，因为加力燃烧室里面的空气是已经被前面的燃烧室使用过一遍的，里面的含氧量不高，在这种情况下注入燃料进行燃烧，效率很低，耗油量非常巨大，一般战斗机在加力全开下，大多数不到十分钟就会耗尽所有油料。真正的超音速巡航鉴于很多战机的超音速巡航是在开启加力的情况下得到的，所以，这样的巡航不是真正意义上的超音速巡航，只能说，战机可以超音速飞行。目前，在超音速巡航方面做得最好的是第五代隐形战斗机F-22，这是公认的一款超音速战机，在不开启加力的情况下，其巡航速度为1.82倍音速，这种高超音速巡行的性能，目前无机可比。曾经，F22在和 F-15、F-16 的多次对比试飞中，每次都是要不了多久，F22就能把这两款战机远远地甩在后面，并且，当这两款飞机的油料频频告急的时候，F22油箱仍然剩下很多油，这就是高超音速巡航的优势。目前来看，外界普遍认为歼-20装备的仍是AL-31F或涡扇-10发动机，装备上述发动机的歼-20，在五代机的4S指标中，超音速巡航、超机动性这两个S肯定无法实现，这就很难说它是标准的五代机。因此，目前的歼-20应该还不是歼-20的最终状态。不排除歼-20只是小批量生产装备部队，然后通过部队试用、不断发现问题，最终进行改进的可能。另外，歼-20目前的试飞科目可能远未达到F-22装备部队时的水平，未来需要进一步拓展试飞包线，增加试飞科目，进一步完善，才能真正实现五代机的作战能力。 (超音速巡航的解释原作者：寒木钓萌如有侵权请联系删除)

作者：头条号 / 科技也性感
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