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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
图为准备安装到F35战斗机上的F135发动机。
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。
F135发动机设计精巧,就像是一件工业艺术品。
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。
图为在台试中的F135发动机。
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。
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