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1 # 李曉偉
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2 # 五嶽掩赤城
謝邀請,第三代渦扇發動機與第四代渦扇發動機主要區別在於推重比
推重比是衡量發動機水平最重要依據,就是發動機最大推力與自身重量之比。第三代渦扇發動機的推重比標杆為7,第四代渦扇發動機推重比標杆為10。
但是不同國家計算推重比時,對於自身發動機計算重量標準不一樣,所以有美國標準、俄羅斯標準、法國標準等。一般是以美國標準為基準,俄羅斯標準注水最嚴重,中國與法國標準最嚴格。毛子的AL-31F發動機,俄標推重比是7.5,換成國內標準是6.9……
如果再仔細比較的話,還有兩個參考性指標,前室溫度和涵道比。
前室溫度又叫渦輪前溫度,他是航空發動機,經燃燒室燃燒後,氣流到達渦輪機前的溫度。他考驗的是渦輪機葉片的耐高溫能力,渦輪機槳葉需要在超高溫、高流速氣流中進行每分鐘2000轉以上運轉。這是整個航空發動機技術難度最大的一個環節,也是一個國家材料技術的體現。
第一、二代航空發動機使用鐵鎳基材料,只能承受900多攝氏度,第三代航空發動機開始應用粉末合金和定向凝固技術,從而獲得革命性的抗高溫、抗氧化和應力效能,可以達到1300~1400攝氏度以上的高溫。粉末合金將各種材料金屬按一定比例和順序排列好,在高溫高壓環境下“壓”成合金,再用定向凝固一次冷卻成型。現在流行的3D列印技術,實際上就是這兩項技術換個方式的民用轉化。
在第四代航空發動機上,一方面合金配方不斷改進升級,耐高溫金屬錸比例不斷增加。另一方面開始應用定向凝固技術開始使用單晶鑄造技術,整個鑄件只有一個晶核,後續金屬依附於這個晶核上冷卻生長。這兩項技術應用後,第四代航空發動機前室溫度突破1500攝氏度,未來遠景可以突破1730°(2000K)這個第五代航空發動機的目標。中航工業“左盟主”在央視《對話》欄目中炫耀中國的三代單晶葉片,一個葉片造價達到四五十萬。
渦輪前溫度標準可以作為參考,但不是唯一標準,日本心神研製機用的XF5-1發動機,渦輪前溫度達到1550°(1823K),比F-22的F119發動機和F-35的F135發動機渦輪前溫度都還高,但推比只達到8水平。
另一個參考資料就是涵道比,渦扇發動機外涵道和內涵道的空氣流量之比。涵道比高的發動機,省油經濟性好,但外涵道空氣流速較慢,不會超過音速,所以涵道比越大的發動機,超音速效能越差,涵道比越小的發動機,超音速效能越好。因而想要實現四代機超音速巡航這一要求的航空發動機,必然是小涵道比發動機,小涵道比發動機在油耗和推重比方面要吃虧,但超音速效能要突出。F-35戰鬥機因為沒有超音速要求,涵道比從F119的0.3放寬到F135的0.57,因而也成為F-35超音速效能的一個黑點。但即使這樣F135的涵道比,還是要比AL-31的0.78要好上很多……
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3 # 恰恰無心用
第四代發動機有更高的推重比,更先進的控制系統,更新更好的材料、工藝和製造技術,這些比三代發動機都有巨大的提高,向量推進技術在三代發動機和四代發動機上都有應用,不是二者的本質區別。
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4 # 鶇飛天
三代機發動機與四代機發動機最大的區別當然是推重比。四代機發動機的推重比在10一級,而三代發動機在6至8之間。
不過,從結構原理來說,三代機發動機與四代機發動機在本質上是沒有區別的,因此,發動機其實並沒有嚴格意義上的代次劃分。
四代發動機(暫且這麼說吧)透過對三代發動機逐步挖潛完善,使其效率獲得極大的提高發展而來的。主要從這麼幾個方面進行改進(或許過於專業,辛苦您讀下去):
第一是風扇效率。透過採用新的葉型減少進氣損失,同時採用更輕的葉片材料以減輕重量。
第二是提升壓氣機效率。同樣是採用新的葉型和新材料以減少壓氣機的級數,從而減輕重量。
第三,提高燃燒室燃燒效率,採用新型燃燒器,以提高燃料的燃燒效率,必要時改進燃油成分。
第四,改進渦輪效率。主要有三個措施:1)提高渦輪前端進氣溫度(增加燃燒室壓力,對應燃燒溫度必然上升);2)改進渦輪葉型,使燃氣盡可能高效率地把熱能轉化為渦輪葉片轉動的機械能,帶動風扇與壓氣機壓入更多的空氣;3)減輕渦輪重量。
第五,採用多轉子設計。
以上各條在工程上實現的程度決定了發動機的效能,也就是最終的推重比。這需要在材料、設計上的重大創新,難度很大。
美國通用、惠普和英國羅.羅憑藉在發動機領域的多年積累和強大的工業基礎,一次性達到上述工程目標。而法國則採取循序漸進的方法,逐步實現上述工程目標,現在的M88發動機效能逐漸接近EJ200和F119,法國的發展思路值得我們借鑑。
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5 # 龍驤虎賁九天游龍
技術的發展是迅速的,技術的跨越也是深刻的。
四代發動機的涵道比更小,F119為0.3,加大涵道比的F135為0.57,三代的太行0.89。
渦前溫提高了150度以上,四代渦前溫為1800K左右,三代為1650K左右。
材料也不同。三代高階使用第一代單晶葉片,低端還在用定向凝固合金。第四代發動機,F119使用第三代單晶,EJ200使用第二代單晶。
四代發動機使用了整體葉盤技術,節省30%的重量。高低壓級數都比三代機少,燃燒室釆用陶瓷浮壁技術。
四代發動機壽命為6000小時,三代發動機為4000小時。太行只有2000小時。
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6 # 一葉楓流
第三代渦扇發動機的特點是推重比高,超過7,一般在7.5左右。之前的發動機推重比都在5左右。第三代戰鬥機的效能都建立在高推重比發動機的基礎上。
第四代發動機基本上是第三代發動機概念的延續,只是推重比提高了。推力向量是一個重要效能,但是第四代發動機的主要效能不是基於推力向量,還是推重比和氣動外形。隱身設計主要是外形設計,超音速巡航是發動機推重比大,推力向量提高了超機動性,但不是絕對的。蘇-27沒有推力向量也具有過失速機動性。而且機動性受到人體耐力限制,機動過載不可能任意提高。實際機動性和理論機動性差距越來越大,推力向量提供的理論機動性在實際上並沒有什麼太大的實用價值。
回覆列表
3代與4代差距在於,3代戰機開加力才能超音速而4代戰機不開加力就能超過音速,跟你所謂的有沒有向量噴管是沒有關係的。
4代機的發動機推重比要求達到10以上,所以當然與3代機的推力有區別。
而你最後一個問題,4代機要求不開加力就能超音速巡航當然有技術差距了,3代機只能開加力突破音障。