航空发动机推力达到22吨是什么概念?

航空发动机运转时,从前方吸入大量空气然后再从向后方用极高的速度喷射出去,根据牛顿第三定律,发动机本身会受到被喷射空气的反作用力,方向向前,这就是航空发动机推力的由来。你给一只气球吹满空气,然后突然放手,气球会满天飞,气球飞行的动力也是来自于空气的反作用力,和飞机发动机类似。

F135发动机设计精巧,就像是一件工业艺术品。

我国的规划中的WS15发动机已经交付和核心机,目前也正在测试阶段,他的最大推力也在18吨左右,接近F135水平,不过他的研发目前比较慢,在材料领域的难度比较大。美国的全新一代22吨推力的F135发动机将会在2022年交付使用,到时候可以把对其他国家的航发推力优势拉大到一代水平。F35战斗机借此实现超音速巡航都不难。

图为在台试中的F135发动机。

至于,前些时候由美国普惠公司独立自主研发设计制造的F135涡轮扇发动机深度升级版本创造出来的颇为惊人记录(最大推力达到了22吨),还是非常有意思的是,也是值得一说的。并且,这型大推力军用航空发动机并不搭载在综合作战能力最强的美制F-22重型战斗机上,而是搭载在了比较便宜且以数量取胜的美制F-35中型隐身系列战斗机上。

高性能发动机历来是中国短板,严重制约了中国国产战机性能的发挥。当年歼10因为国内发动机不给力,不得不采用俄罗斯的AL-31F,推力不足,可靠性还不够好;现在好不容易有了歼20,还是面临国产航发不够好的局面,让人揪心之余又倍感伤感。

不过,最近终于传来WS-15装配在歼20上进行试飞的消息,这要是真的,无疑是个令人万分喜悦的。也许,在不久的未来,中国就不用再经受没有可靠发动机可用的艰难处境了。

GE90-115b的直径甚至和波音737的机身相当!这款发动机是波音777-300ER和波音777-200LR唯一的动力选择。

搭载改型后的F-35战斗机可以实现连续超敏捷机动动作,包括加跃升、减速、俯冲、筋斗、俯仰、偏航和滚转等一系列重要动作。而F135改型中所取得技术突破也能移植到其他战斗机中,达到事半功倍的效果。

至于这款由美国普惠公司研发出来的“逆天”大推力军用发动机到底有多厉害,也为了能够有足够直观和清晰的比较,就拿目前广泛搭载在俄制苏-27系列重型战斗机的AL-31F大推力军用航空发动机举例,该款俄制大推力军用航空发动机推重比只达到了8这个等级,并且其最大推力只能达到11吨左右的数值,这也意味着两台俄制AL-31F航空发动机的全功率加在一起,才能勉强达到目前由美国普惠公司开发的F135深度升级版本的全功率状态。不过好在这款美制推重比已经超过10这个等级军用航空发动机,取得最大推力22吨这样惊人 的数值,是在最为理想状态下的地面试验车架台上获得的,并不是在实际装配到战斗机上获得这样的一个数据。这也意味着,这款由F135大推力涡轮扇发动机为基础,升级而来的升级版本,目前并不具备立刻装配到美军现役战斗机上就能实现飞行的能力。

题目问的应该是军用涡扇喷气发动机吧,不然的话22吨推力还真的不算什么,毕竟在整个航空发动机领域,推力几十吨起步的一抓一大把,像民航领域那些大型客机使用的涡扇发动机(不是涡喷),单台推超过20吨还是轻轻松松的,目前世界上推力最大的航空发动机是美国通用电气公司(GE)的GE90-115B,最大推力超过58吨,用于波音777系列客机。

单发22吨的推力,目前也就只有美国的F-135发动机增推型才能达到了。目前该发动机配备于F-35隐形战机上,单发推力18吨,增推型22吨,一发即可满足F-35进行超音速巡航。
图为美国F-135发动机

要是放在整个航发领域内,22吨就算不上最大推力了,世界上最大推力的发动机是美国通用公司的GE90-115B型发动机,曾经创造过56.9吨的最大推力。GE90发动机1995年11月投入使用,目前装备于波音777系列客机。下图为一架波音747将一台发动机换成GE90-115B,可以看到原发动机和GE90在尺寸上的差距

只要动力强,板砖也能上天!推力22吨正好是普惠F135型发动机第二阶段改型目标,它可以保障F-35“闪电II”式战斗机实现超音速巡航和更高效的垂直起降。届时将刷新普惠保持的世界纪录。相比而言我们最强发动机是太行WS10B,最大推力为14吨,而俄罗斯最先进的发动机是117S,最大推力也才是14.5吨,而F-22搭载的发动机推力是19吨。

但是,22吨的推力如果是放在军用涡喷领域的话,那这种变态的推力数据目前来看绝对是“异端”了,毕竟,现在主流军用涡喷发动机的推力普遍都在20吨以内,像美国用在F22战机上的F119发动机,其单台最大推力也仅仅是在16吨左右,至于俄罗斯的AL-41F-1S发动机,单台最大推力达到了18吨,而目前人类军用涡喷发动机领域中推力最大的F135发动机,单台最大推力更是达到了19吨,但是距离题目中所说的22吨还是有不小的差距,大家不要以为仅仅相差3吨,所以这差距看起来好像不大,但是你要知道,对于军用涡喷来说,推力每提高一吨,给战机带来的加成都是巨大的。

可以说没有F135发动机就没有F-35战斗机。目前F135就已经是世界上最先进的第五代战斗机发动机,也是世界上推力最强的军用加力涡扇发动机,是F-35战斗机的“心脏”。F-35是美国洛克希德·马丁公司设计生产的单座单发多用途隐身战斗机,包括采用传统跑道起降的机型F-35A,短距离起飞/垂直起降机型F-35B,作为航空母舰舰载机F-35C机型。目前F-35具备有限的超音速飞行,而发动机升级完成后,它可以在不开加力的状态下进行超音速巡航,极大的增强了F-35的战斗力。


疑似装备WS-15进行试飞的歼20

22吨已经是目前推力最大的军用涡扇发动机了,而且在未来一段时间内仍然能保持第一的地位。但是放在整个航空发动机领域内22吨这个推力并不是很突出。

但是你也别小看这22吨的推力,就算是一辆车放在后面,也妥妥地可以被发动机吹出来的气流掀翻在地上,下面这张动图中的飞机还只不过是一架空客A320,用的发动机是CFM56,它的推力在15吨左右。


也由于美国成功的研发设计生产出来了这款颇为“逆天”的大推力军用航空发动机,这也使得未来,在大推力军用航空发动机领域之中,美国很有可能将彻底把俄罗斯和中国甩在身后,成为名副其实的世界第一。

图为准备安装到F35战斗机上的F135发动机。

当然,真的飞机是不可能这样设计的,还是主要靠机翼产生升力去克服重力,而不是直接造发动机推力去克服重力,那样效率太低,好好的空气动力不有利用。

这是什么概念呢?目前,推力最大的航空发动机,也就是改进前的F135发动机推力为18吨,是目前世界上推力最大的航空发动机,俄罗斯目前推力最大的航发是117S发动机,推力为14.5吨,我国推力最大的WS10B发动机推力为14吨。而俄罗斯规划测试中的产品30发动机,推力达到了16吨以上,接近之前美国F119发动机的水平,进一步增推可达18吨,接近目前F135的水平,但是寿命大大降低。

图、22吨的推力让F135稳固了它的军发王座

其实这个22吨推力就是指美国F135发动机,这种发动机配备在美国F35战斗机上。可能有人觉得F35战斗机只有一台发动机,也就是个中型甚至只是个轻型战斗机攻击机而已,充其量有个隐身性能。但是实际上F35C的最大起飞重量达到31.7吨,而双发的F18E/F超级大黄蜂最大起飞重量也不过29.8吨,从这个指标上看已经达到重型战斗机的水平了,这就得益于那台强劲的F135发动机。下图为F35C技术参数,可以看下画红线的部分,空重15.7吨,最大起飞重量31.75吨

就在普惠公开F135发动机第二阶段改型信息时,第三阶段改型也提上计划。在2025年至2030年左右,F135还将具备三涵道功能,推力更是进一步推进至30吨,F-35型战斗机又将迎来革命性的进步。这同样对我们的航发是一种激励和鞭策,需要他们再座十年冷板凳,努力缩减差距。

目前来说,战斗机用的航空发动机推力没有达到22吨的。最接近22吨推力的也只有F35的动力之源普惠公司研制的F-135大推力涡轮风扇发动机,其推力在19吨左右,推重比在11左右。不过其升级型号据称推力可达20.4吨,如果升级成功,那F-135发动机将成为第一个推力超过20吨的战斗机所用发动机。

一般说来,航空发动机的推力大小取决于进气流量,涵道比,涡前温度这三个因素。F-135的涵道比为0.57,这个数据看起来并不大,要知道太行发动机的涵道比为0.78,而F110系列也在0.8左右。目前看来,F-135完全可以通过增大涵道比,来提高推力。此外,涡前温度的高低主要由涡轮盘和叶片的性能决定的。F-135发动机的涡前温度为1950K,如果在使用新型耐高温材料,就是不知道涡前温度能不能超过2000K。所以说,F-135发动机的技术十分之高,的确是世界之最了,但是也没有达到22吨的推力。目前来看,战斗机用的航空发动机的推力短时间还达不到22吨这个级别。

推力22吨的航空发动机,在民用航空领域只能算中等个头的了,这个级别推力的航空发动机有D-18T,它的单台最大推力为51670 磅力(229kN,23.34吨 )。全球最大的飞机安-225上它的“同门师弟”安-124用的就是这款发动机,安-225和安-124分别为世界第一和第二大的运输机,但是要知道一架安-225搭载了6台D-18T,安-124搭载了4台D-18T。

F135为什么能够增推到22吨?美国的说法是,打算主要依靠材料的发展和提升,大大提高F135发动机的涡轮前温度,通过更高的进气温度,使得发动机的工作效率更高,而要做到这一点,需要大量的使用铼这样的材料,而且还要把单晶技术发展到双晶技术,另外美国还打算采用改变压气机设计和进一步采用变循环技术来改善新一代F135发动机的技术性能,使之在增推的同时,油耗不会明显提高。

航空技术,到目前为止,还没有超越牛顿经典力学的范畴。也就是说,推力达到22吨,最简单的就是能够把22吨重的物体,垂直升上天空。这个物体呢?不一定就是飞机的样子,也可以不要机翼产生额外的升力,可以是任何形状,都可以飞起来,哈哈。

因此,如果真的出现了像题目中说到的推力达到22吨的发动机,那么其在军用航发领域就真的是“一枝独秀”了,而目前在这个领域“一枝独秀”的只有美国,但是其最新的增推型F135发动机,最大推力据说也仅仅是超过20吨,还没有达到22吨推力的程度,但不管怎么说,F135的推力就算没有22吨这么夸张,已经超过20吨就已经拉开其他国家一大截了,可能又需要十几年甚至几十年的研究才能达到这种推力!

虽说战斗机所用航空发动机的推力达不到22吨,但是大飞机发动机的推力轻轻松松超过22吨。毕竟大飞机的尺寸比较大,而且发动机在机翼下方挂着,就可以将发动机的涵道比增加大很大的数值。GE90-115B的最大推力为57吨,涵道比高达10,当然了其外径为3.43米。体积大,自然推力就大了。

拥有强劲的发动机对飞机的重要性不言而喻。发动机是飞机的心脏,心脏是否足够强大,决定了战机性能是否优秀。航空界有句话:只要动力足够强,板砖都能飞上天!以美国F-35战机为例,作为一款中型战机,却仅凭借一台F-135发动机就能够达到1.8马赫的最大速度,实现超音速巡航。这不得不令人佩服美国的发动机实力!
图为F-35战机

F135发动机是从F22战斗机的F119发动机发展而来,它可以说是为F35定制的。目前量产型的推力12.5吨,加力推力达到19吨,可以满足F35战斗机进行超音速巡航。而普惠公司推出的增推型F135发动机加力推力上升至22吨-23吨,进一步巩固了自己第一的位置。而且F135发动机除了推力之外还兼顾寿命和油耗,所以其实是一款非常优秀的军用涡扇发动机。对比世界其他同类军用涡扇发动机,俄罗斯AL-31F发动机推力为12.3吨、AL-41F-1S发动机推力为14.2吨、中国WS10B发动机推力14吨、将来的WS15可能18吨,但是中俄的发动机整体寿命也不如美国的强。下图为装备在F35B上的F135-PW-600,

我们一般用千牛(kN)来表示航空发动机的推力,也可以用磅(lbs)或吨(t)来表示。推力是喷气式发动机的主要性能指标之一,当飞机在空中高速飞行的时候,发动机提供的推力乘以飞行速度,就是发动机推动飞机的功率。但是在不同的飞行速度下,发动机提供给飞机的推力是不一样的。

现代航空发动机通常被分为两类,一类是用于民用飞行器的(类似于大涵道)航空发动机,还有一类就是(带加力燃烧室的)用于军用战斗机或军用飞机的航空发动机。

目前世界上推力最大的民用航空发动机是美国通用电气公司研发的GE90-115b,这款发动机单台最大推力可以达到115000磅力(510kN,52吨),曾经在地面台架试验测试中达到过127900磅力(569KN,58.06吨)的推力,创造了吉尼斯世界纪录。

而受战斗机体积的限制,其航空发动机的外径不能过大。想要提高推力只有提高涡前温度了,这也是耐高温单晶叶片出现的重要原因。

而且,重点是给那些军用涡扇喷气发动机每提高一吨的推力,可能就需要好几年的技术突破,以及大量的人力物力投入,况且除了推力以外,对于军用航发来讲,其使用寿命也是一个很重要的参数,因为保证发动机的寿命对一个国家的材料科学技术有着非常高的要求,不是谁都能在这个领域分一杯羹的,不然的话,为什么世界上玩得起大推力军用航发的国家没有几个?就是因为门槛太高,航空发动机技术是“工业之花”,是目前人类工业科技的巅峰领域之一,不管是大推力军用涡扇喷气发动机(只有美俄中三国,英国要搞也应该有能力)还是大推力的民用涡扇发动机(只有美英两国,GE、普惠、罗罗 ),能玩得转的也就寥寥几个国家。

图、22吨的推力不仅可以让F35战斗机实现超音速巡航,也可以更高效的垂直起降

美国的F135正在进行增推到22吨的改进,目前F135发动机是世界上推力最大的军用航空发动机,未来增推岛22吨后,他还将会继续保持这一优势。

目前,美国高性能航空发动机技术领先世界。除了F-135发动机推力令人,装备在F-22上的F-119型发动机单发推力也达到了14吨以上,这个推力目前在世界上都处于一流水平。除了美国,俄罗斯最先进的117S发动机单发推力在14吨左右,目前装备在苏35和苏57上;据说中国WS-15推力也可以达到14吨,具体如何未可知。
图为俄罗斯117S型发动机

老毛的航空发动机其实很牛的

老毛子的苏27使用的是双发13吨的发动机,机动性已经很强大了,美帝F22的双发F119发动机15.5吨,就可以1.6-1.8倍音速巡航了!目前为止没有任何一款军用发动机推力可以达到22吨了,最先进的F135发动机最新改进型可以达到了20吨,最终目标是22吨,那时只要单发就可以低超音速巡航了

推力再大,也要利用空气动力,这才是好飞机

展开阅读全文

中国人均GDP排名前一百的城市都有哪些,你怎么看?

上一篇

邢台21年房价每平米普遍下降1千到2千,是否值得够买?

下一篇

你也可能喜欢

插入图片
航空发动机推力达到22吨是什么概念?

长按储存图像,分享给朋友