作者:流水成觞
Stovl战机航程短的问题,除了以上的因素,主要是在飞机短距、垂直起降阶段,必须要全功率运转的发动机来达到超机动操作。
这样的操作,自然会消耗大量燃油,导致战机准备升空前是油箱加满的,但是在成功起飞后,实际可用的燃油量,也最多只剩下三分之一,航程自然在常规操作的进程下,大幅度消减。
这样的消耗量,即使是以目前WS-15S的优越性能,都吃不消的。WS-15S的设计初衷,并不是围绕stovl战机来设计的。
这个势必要的解决的关键问题。
吴桐、陆骁、冯远扬三人开过座谈会,冯远扬作为青年科研工作者中流砥柱,见多识广,对于stovl优缺点,自然不陌生的。
“要解决航程短这个问题,摆在面前的,就只有两条路。第一条,最简单粗暴的方法,增加油箱储量,或者是数量!”冯远扬摊摊手,很直观的道,他们讨论问题,找出最可行性的方案,自然不用藏着掖着,有什么说什么。
“这个方法也有很多选择方案,比如在垂尾加置油箱,设计保形油箱、旋压成型陶瓷薄壁油箱技术”
“这些方案可以单独使用,也可以联合使用,但是如果我们采用了增加燃油携带量的方法,不可避免的,肯定需要对战机的整体性能做出取舍!”
对陆骁来说,不是万不得已,以牺牲战机的整体性能来达到增加燃油携带量,增加舰载战机航程的目的,有些本末倒置了。
“这个只能做最没办法的备选方案,我们追求的是战机的极限战斗力,是力求完美方案!”
“既然不是最优选择,我们先放着吧,最好的方案,还是从发动机优化入手,要让发动机在各种飞行情况下都能工作在最佳状态,能够最大化的节省利用燃油达到更高性能!”吴桐在记事本上写写画画,记录下,他们对发动机的优化需求。
“接下来,就交给我吧,给我些时间,我尽快给大家一个完善方案!”吴桐直接请命,陆哥已经完成了总体的设计,现在要分区来进行逐步落实技术,优化整体参数,发动机板块在她擅长精通范围,就交给她来研究。
“好的,最核心的板块就拜托给你了,吴桐!武器系统、航电系统、雷达系统这几个板块,我和冯教授再一一落实技术的可行性!”陆骁和冯远扬当即点头,他们对吴桐的能力,绝对信服。
回到自己的办公桌,吴桐审阅着J-35的整体设计,手下不停推演计算,将参数更精确完美的同时,一心二用,发动机的思考,她也另一部分心思考虑着。
优化发动机,本就是她之前已经列入进程的一项重要课题,现在的讨论,更点明了这一项研究课题的重要性,她要尽快找到突破方向,为J-35提供充足动力基础。
第295章
缺憾
好在,现在她有悟道石碑绝对推衍空间辅助,比之前只是脑海中勉力搭建模型要更加清晰直观明了,能够实体感知优化方向的各项优缺,能够加快这个优化进程。
在有限的时间内,尽可能的压缩时间,应该不会成为拖后腿的那个。
STOVL战斗机实际上是未来航空技术可持续发展的必然和方向。
大自然中的大多数航行微生物实际上是垂直起落或短垂的,从苍蝇、蚊子和昆虫到大多数鸟类,从未见过微生物在地球上飞行。
为了方便起落,专门修建了路面跑道,其实还是技术性的缺憾,退而求次的选择。
大多数大型鸟类可以利用河流滑行来帮助飞行。
但在现实生活中,自从大量服用现役后,全世界立即意识到自己在地面上的战斗突然和在海上的综合起落中占据了太多的负载。
它山之石可以攻玉,吴桐凝思,曾经翻阅过的机密资料在她脑海中划过,从装备史上看,STOVL战斗机的推进系统,有三个发动机机型。
即大英那边的鹞式“飞马发动机”,隔壁老大哥的雅克-14
1的R-79+RD-41的发动机,以及M国的F135发动机。
这三个发动机机型,也对应着三类不同的技术方案。
飞马发动机,推力换向方案为旋转排气喷管,飞机垂直起降,喷管向下喷气。
这款发动机的最大特点是“升推一体”,即巡航推力和垂直升力均由一种发动机承担。结构简单、紧凑,推进系统死重小,短距起降性能好,甚至具有垂直起飞的能力。
只是,缺点也很明显,由于后喷管喷出的是热燃气,导致排气再吸入问题严重;因为垂直起降时悬停高度低,贫氧高温喷流从地面反弹,容易再次被发动机吸入,降低发动机效率,甚至造成喘振。
垂直起飞非常费油。据说鹞式一个垂直起飞,三到四分之一的内油就用完了,作战半径也就100公里左右。
此外,飞马发动机横截面大,导致超音速阻力大,鹞式因此始终是亚音速战机;此外,由于喷口面积和加力可调导致控制系统非常复杂,也是一个技术难题。
对于目前来说,这套技术,已经缺乏实战意义,只能做发动机史上参考。
雅克-141的R-79+RD-41的发动机,比飞马晚了十年时间研发成功,但是,相应地,它则比飞马发动机更进一步。
雅克141最大特点是“升推分立”。巡航和升力发动机各司其职,保障了巡航发动机的效率和效能,使得雅克成为世界上首款超音速STOVL战机,在试飞中,雅克-141甚至达到了1.4-1.7马赫的最大平飞速度。
只是,缺点依然不可避免。巡航和升力发动机的高温气流问题非常突出。飞机悬停时高温气流从发动机喷口喷出,到达地面后向外扩散。
在机体下方形成低压区,产生suckdown效应,会把飞机牢牢“吸住”,这也是雅克-36首次试飞即坠毁,没能起飞的原因。后来因为隔壁老大哥解体一些列重大国情变革,雅克-141的优化未能继续,遗憾折戟沉沙。
最后,是F-35采用过的,F135发动机。
它是在F119基础上发展而来采用F119的核心机三大件:高压压气机、燃烧室和高压涡轮。风扇、低压压气机、低压涡轮重新设计的F135发动机。
用于短垂F-35B的型号为F135-PW-600,简称F135发动机。
圈内有个小道传闻,F-35B垂发推进技术选型的过程中,抄袭了雅克-141的部分设计。
这个在科研方面,其实并不好笑,更何况,这其中更多是借鉴!说是趁火打劫也好,说是其他更不怎么样的形容也罢。但是,他们不应该小看海对面。
在借鉴中,能够发展起自己的技术,也不乏是一种突破。
他们现在能够不断的产出科研成果,其实也是站在先辈的肩上,依据先辈们奋斗的根基,去在这个基础上做延伸,并不是浮萍无根。
海对面,的确是在雅克-141的基础上,做出了重大突破。
F135发动机优缺点也很明显,优点是延续着雅克-14,升推分离,并且延展出以推代升。
发动机升力风扇的气流来自于低温压气机,喷流是常温空气,因此即使在地面反弹被发动机再次吸入,也不至于造成喘振,这在很大程度上解决了雅克系列高温气流再吸入的发动机进口畸变难题。
同时,还避免了雅克系列一架飞机多台发动机的复杂动力工况和可靠性问题。
只是为了达成上面一些列上面的优点,以发动机+驱动轴离合器+风扇的结构,造成空间过大,复杂的结构,过大的结构,自然也带来了重量过大,过大的体积、过重的发动机重量,恶性循环,导致了载弹量过小,威慑力不够的核心问题。
尾流温高、即使是已经极大解决了雅克系列的suckdown效应,增加了低温压气机,喷流转化常温空气,但是尾焰温度依然高达九百多度,对航母甲板,依然有着过重的灼烧负荷。
虽不至于使甲板的钢结构融化坍塌,但还是会造成变形损坏,并足以让陆地机场抗热混凝土碎成雪片状,或将沥青完全熔化。
并且,在垂直起降的低速模式时,升力风扇的辅助进气门因受风压较大容易损坏,这是风扇的缺憾
不过,即使有这么多缺憾在,F-35B,还是试飞成功了。
从机密资料显示,在近两三年之间,f-35在近两三年之间,不断的宣告试飞成功,研发成功,并且对外宣称,近两年内就会逐一部署服役,带给整个世界莫大的压力。
但是,若是吴桐没记错的话,
在那份未来记忆中,F-35B发生坠毁事件,不止一次,最终,整个f-35在十年后,全面停飞。
吴桐倒不是为此嘲笑对面的狂妄,而是,她要以此警醒自己,在接下来的发动机优化中,这些国际走过的弯路、摸索出来的缺陷,都是她所要避免的。
盲目的骄傲自大,看别人笑话,迟早也会成为笑话,吴桐不会让自己犯这样的低级错误!
第296章
变循环
资料在吴桐脑海中不断的翻涌提炼,吴桐抽出草稿纸,在上面逐一写下,她提炼出来的技术精华参考方向、以及他们要突破的缺憾问题。
风扇缺陷的话,基于目前WS-15S研发的超级叶片材料的储备,应该是能够基本覆盖掉这个缺憾,让它不成为技术攻克拦路虎。
尾流过高,这个还是要从发动机本身解决,如果实在无法解决尾流过高问题,他们的超耐高温涂层,以及加固涂层,还有新型超级路基材料组合,都能成为克服这个缺憾的技术储备备选,或者结合利用。
发动机过大、发动机过重,这才是重中之重,亟待解决的两大问题。发动机要适度,不能占据太大空间,要为载弹量提升腾出重要空间。
同样的,发动机自重不能过重,这和过大体积,几乎成正比的。体积缩小的同时,重量自然不会上升,自动下降!
其实,在目前的科技水平上,WS-15S的基础性能,已经足够的优越,只是,WS-15的基础,只是基于常规起降战机研发的,并不能偷懒直接取用。
想要适用于stovl战机,还是要在这个基础上,去更进一步,让它去突破目前ST0VL战斗机作战半径不足三百公里的现状。
中华海域面积辽阔,作战半径过于狭小,实在太过于鸡肋。不是没有去投入重大资金搞的价值,虽然是必须的,但是钱总是要花在刀刃上,浪费不得。
特别是,在如今J-20两万公里加航程、H-20三万公里的基础航程的对比下,作战半径都是十倍二十倍三百公里这个数据的基础上,更显得可怜兮兮。
战场之上,瞬息万变,依赖于加油机才能持续工作、狭小作战半径这些在战役中,都是致命的,不做出改变,没有任何实战意义。
突破,才是势在必行,怎么才能让同样的一箱油,在原有发动机超机动操作之后,只能能飞300公里,若是满弹载荷,还要相应减小,优化到,能够变成十倍增长,三千公里起步,甚至更多的作战半径呢?
各种设想在吴桐脑海中逐一划过,仿佛预感,吴桐手下不自觉间画了一个圆,而这个圆,同时吸引住了吴桐的目光,灵感的灯花在吴桐脑海中点亮!
圆,周也。周而复始,就是天行。
周而复始,循环往复,循环,循环,改变变循环!
对,就是变循环。
吴桐双眸发亮,脑海内风暴掀起浪涛阵阵,卷积出更多连绵的念想,开始搭建积木式聚集更多的突破线索。
传统航空涡轮发动机的热力循环特性是固定不变的,传统涡扇发动机在设计时必须要在大推力和高效率之间做出取舍,不能两者兼得,也不能随时切换,
一种发动机只能在一种模式下工作,并且仅在有限的飞行范围内具有最好的性能。这种传统模式,无法满足短距垂直起飞超机动性能的消耗,那她,不是可以改变这种传统?
变循环发动机即VariableCycle
Engine,VCE,这是一个在上世纪五六十年代,就提出来的概念理论。
当时随着涡轮风扇发动机的问世,它优越的亚音速性能,高的推进效率,使得发动机设计师不断地追求更大涵道比的发动机。
在超音速飞行状态,由于大涵道比的涡扇发动机耗油率明显高于等推力级的小涵道比涡扇发动机,因此限制了超音速飞机发动机涵道比的进一步增加,为了使航空发动机在亚音速和超音速状态下都具有较好的性能,也就有了VCE变循环发动机概念诞生。
随着战机技术不断提高,战机飞行包线不断扩大,八十年代后,世界开始更加重视飞机机体/推进系统一体化设计,由于变循环发动机在满足上述指标方面的优势尤为明显,于是,对军-用-战斗机的变循环发动机研究逐步开展起来。
国内在这个版块的研究,不能说是零空白,但是也没比这个方面好到哪里去,只能说是处处起步的萌芽状态,吴桐还是在保密资料里,看到过些许这方面的零碎资料,借鉴空间并不多。
吴桐在最开始第一时间没有想到这个方案,直至她,福至心灵的画了个圆,联想到了循环,进而从记忆深处,拉出了变循环的概念。
不过,这对吴桐来说,并不是太需要计较的事情。对她来说,有了明确的方向才是最重要的,其他的,不过是一步一步在基础上填充,特别是,她还有绝对推衍的辅助。
“陆哥,发动机优化我有方向了,帮我通知蔡哥,为我安排返校时间延长!”吴桐头也不抬,似乎是反射性条件的请托陆骁帮她代转传达指令,也是顺便给了陆骁,确定性进展的好消息。
几乎是说完,吴桐就进入了心无旁骛的研究状态,手下不停的推延延伸。
吴桐继续提炼着变循环发动机的要素,在草稿纸上,记录着重点。它是一种多设计点发动机,通过改变一些部件的几何形状、尺寸或位置,来调节其热力循环参数。
如增压比、涡轮进口温度、空气流量和涵道比,改变发动机循环工作模式,高推力或低油耗使发动机在各种飞行情况下都能工作在最佳状态。
与此同时,变循环发动机能以多种模式,包括涡轮模式、涡轮风扇模式和冲压模式等工作,因而在亚声速、跨声速、超声速和高超声速飞行状态下都具有良好的性能。
吴桐握笔,结合着手中刚刚推导出来的拟完美气动布局参数,开始计算起来。
以此为发动机所需要的推力、超机动升空的动工力学参数为根基,以变循环发动机要素为概念,吴桐开始在推衍空间里,建立起两组三维透视立体模型图。一组是现有的WS-15S,一组是还只是大致轮廓,很是模糊的参数模型简易图。
“好!”陆骁的声音轻且定,他虽然没有捕捉到吴桐灵感诞生的瞬间,但是吴桐这样全心投入的研究状态,他不陌生,吴氏状态,他不是第一次见了。每一次,都是代表奇迹诞生!心中喜悦涌现,他很期待吴桐的突破进展!