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;现代涡扇航空发动机设计,无论你是哪个流派,都要遵循一个基本设计原则,吴仲华的“吴氏通用理论”。
吴仲华,1917年7月出生在上海,1940年毕业于西南联大后留校任教,1947年在美国麻省理工学院获博士学位,并先后任美国芯靠蒲Ъ摇ib教授。后来他去英国罗尔斯-罗伊斯发动机公司工作,并于50年代初发表了《轴流、径流和混流式亚声速与超声速叶轮机械中三元流动的普遍理论》论文。
在英国工作期间,吴仲华根据“三元”原理发明了斯贝发动机,因此被誉为“斯贝发动机之父”。
吴仲华发明的斯贝发动机世界闻名,其特点是推力大、耗油低、可维护性好、使用寿命长。就连美国也引进了该型发动机的制造权,经改进后用在a-7攻击机上。
随着斯贝发动机被美国引入,“吴氏通用理论”设计思想也被引入到美国,随后很快成为全球涡扇航空发动机设计的标准理论。
美国又在“吴氏通用理论”的基础上提出了”标准化、模块化、系列化”和六格西格玛(标准公差)的思想,于是便诞生了后世著名的f-110和f-119发动机。
法国的航空发动机设计也采用了“吴氏通用理论”,但法国资金和技术有限,因此在涡扇发动机的设计上只保留了“吴氏通用理论”中的“三元”基本原理,其余的则尽可能的简化,以次来降低发动机在研制过程的技术难度。其代表作就是著名的53涡扇发动机。
-53涡扇发动机,按照“吴氏通用理论”或者美英设计流派标准实在是太过于简化,发动机的推力也是肉的不得了,但法国人却在-53上创造性的采用三支点的单转子结构,与美英的双转子结构相比,-53虽然性能较差,但结构简单可靠,便于维修。于是法国得了个“简约式设计流派”的雅称。
期初英国是看不起-53发动机的,但幻影f1的出现改变了英国人对-53的看法。
在幻影f1出现以前,全世界的所有的喷气式飞机设计都是遵循传统的飞机的设计理念(就是主机翼在前,水平尾翼在后的这种设计)。这种设计有个特点,就是对航空发动机推力要求很高,因此美、英、苏三国为了追求飞机的高性能,是想尽了一切办法来提高发动机的推力,这就造成航空发动机的结构和技术也变得异常的复杂,研制成本如同坐了火箭一般地往上冲。
英国首先支持不住败下阵来,别看他搞出了斯贝这种三代经典,但也就止步于此了,至于第四代实在是承受不起了,于是英国走上了与他国联合研制航空发动机的道路。
-53发动机的推力与斯贝相比实在是有够肉的,按照传统的飞机布局,只能勉强的让飞机飞起来,想要满足现代化激烈的空战要求是想都不要想。
而幻影f1却打破了这个传统,它采用的全新的无尾三角翼设计,巧妙的解决了发动机动力不足问题。
首先,无尾三角翼,它的翼面积比传统的飞机翼面积要大很多,因此飞机获得升力要比传统的飞机要大个30%左右,这就相对降低了对航空发动机的推力要求,对发动机的推力要求不高,是典型的小动力,大升力的类型。
第二,无尾三角翼也符合现代战机高空高速的要求,所以-53推力虽然小,但幻影f1无尾三角翼战机与传统布局结构的战机来说,是一点都不弱。比如,第二次中东战争中,幻影在米格和苏式战机面前是完全不落下风,特别是小半径机动,更是无出其右者。这说明无尾三角翼飞机的机动性是一点不比传统飞机差,某些方面甚至还高于传统结构的飞机。
第三,由于三角翼的面积很大,所以无尾三角翼战机相比传统的飞机可以装更多的油,从而实现大航程和较高的留空时间。机翼面积大还有另外一个好处,那就是可以在战机上多设置几个挂点,像幻影2000机腹下面就有九个挂点,台风战机有13个外挂点,法国的阵风有14个外挂点,载重达到6-8吨,一点都不比f15,暗纳伲瑂u35、庋谋涮狻?br>法国幻影的出现,让它的邻居英国是跌了一地的眼镜,他们从来没有想过飞机还可以这么设计,在中东战场上的表现来看,幻影是一点都不弱。于是英国开始重新审视自己以前的发动机设计思路,从那以后英国放弃了以前那种美式的设计思路,开始转向法国的设计思路,即不在盲目追求航空发动机的最大推力,推力小一点就小一点,只要够用就行,这导致了后来航空发动机的诞生。
斯贝发动机,长5025毫米,直径1093毫米,重Э耍畲笸屏?45千牛,加力推力911千牛,推重比505。
发动机,长3556毫米,直径863毫米,重900千克,最大推力60千牛,加力推力90千牛,推重比10。
发动机,长4826米,最大直径113米,重Э耍畲笸屏?56千牛,推重比117。
从这三组发动机数据就可以看出,斯贝发动机属于典型的三代重型大推力发动机,说明那个时候的英国与美国一样,还沉迷于大推这个大坑里面,后来法国幻影的出现,才终于走上了中推这个正确的道路,否则继续像美、苏那样玩大推,非得把他给玩死不可。
就是一款充分吸收了法国发动机设计优点的中推航空发动机,计划最早诞生于1982年,并在1991年推出首台的原型机。这台发动机集合了法国发动机结构简单和高可靠性,以及方便维护的优点,同时也集合了美国“标准化、模块化、系列化”的优点,因此凌世哲把它作为了自己未来的航空发动机。
当然法国的88涡扇发动机也是个选择,但88有个最大的缺点,就是它的核心机性能太差,虽然后来法国花高价从美国得到了部分f110的核心机g9的部分技术,从而改善了88核心机的基本性能,但88在技术上只能算是勉强达到四代的航空发动机,跟是差了整整一个等级。
而且f110的核心机g9,最早是为b1重型超音速战略轰炸机的发动机兄频模虼薵9核心机的结构是异常的复杂,所以说吸史⒍际醯?8的发动机结构也是同样的复杂,要知道法国的航空发动机一项以结构简单可靠而闻名于世,但88却是个怪胎,结构复杂、价格昂贵不说,其性能比前苏联为米格-29设计的rd-73pД-73涡扇发动机好不了多少。
可以看出法国人是被美国佬给坑了,88完全是个大坑,法国佬技术雄厚,仗着国家的财力支持,能够把美国佬设得坑给填平,可凌世哲却没有这个本事,背后又没有国家提供财政支持,凌世哲除非疯了才会去选择88航空发动机。
而相比法国的88来说,发动机的基本结构要相对的简单许多,在技术上也更容易实现一些,总共不超过20亿美元的研发经费,凌世哲在心里上也更容易接受一些,就算最后要超支,只要不超过60亿美元,也完全在他的心里承受范围之内。要知道福特的蒙迪欧的总研制经费可是90亿美元,相比于蒙迪欧来说,花60亿就能搞出第五代航空发动机可是大大的赚了。而且还有个大推版,那就是被欧洲称为,美国代旱拇蠖逊⒍?br>是隐形战机f-35的备用发动机,英国打算等f-35正式装备后,英国版的f-35的动力模块就选择发动机,包括f-35的垂直起落版也是如此。这是能跟f-119相比美的发动机啊,凌世哲找不出任何的理由不发展他。
“董事长,我看你给我的这张核心机结构草图,我怎么看怎么有点像欧洲”狂风“战斗机的发动机啊!”
“没错,我是参照了欧洲发动机的结构来的。”凌世哲点头说道,不愧是航空动力的高级专家,一眼就看出了其中的关键,“不过这台xb-40核心机可比发动机可是有着更高的性能要求,即推力大、推力大、重量轻、体积小、结构简单、可靠性高、皮实耐用和较高的经济性指标,怎么样有信心完成吗?”
王元卓抹了下头上的汗,说道:“技术难度太大,我不敢打随意打包票。要知道我们的基础实在是太差,没有一点的航空发动机技术积累。”
凌世哲沉默了,王元卓是在欧美能找到的最好的航空发动机方面的专家,他在涡扇发动机的造诣不在吴仲华之下,甚至还青出于蓝而胜于蓝,连他都没有把握,凌世哲真不知道又该去找谁。
欧洲的涡扇发动机,是他在所有的欧美先进发动机里能够找到的结构最简单,技术难道相对最小的一种发动机了,这样的发动机如果都不能山寨出来,他又那里去找更简单的发动机给他。
思索了良久,凌世哲把心一横,眼神犀利的望着王元卓说道:“王教授,你是我们华人界除了吴仲华以外最好的航空动力专家了,连你都束手无策,我也不知道还有谁能够承担如此大任。我虽不才,却深受委员长之大恩,并授予我党国上将之军衔。x-40b核心机事关我中华航空要略,哪怕前面是刀山火海,我也将义无反顾。我给你80亿美元,20年的时间,交给我一台完全成熟可靠的发动机行吗?”
王元卓整个人都愣了,天啊!你什么时候变成了忠诚的三民主义战士了?你凌世哲向来都是口号喊得震天响,却从来没有看你做过一件三民主义者该做得事,忽悠别人到时一把好手,跟你的老子是一个德性,三民主义大旗高高举起,就是不见任何行动,算个什么三民主义者。
不过话已经放出来了,按王元卓对凌世哲的了解,知道他是下定了决心要做航空发动机。自己的老板都这样了,难道自己还能退宿不成,于是也把心一横,回望着凌世哲的双眼,毅然说道:“既然董事长决心已下,不怕这么多钱全都打了水漂,那我也跟着赌一把,只要研发经费充足,20年后,我给你想要的发动机!”
“好!这才是我们华人第一的年轻航空动力专家该有的本色,我等着你的发动机!”口号喊完之后,凌世哲迅速进入了实质的工作状态,“钱和时间我给你了,要人我给你人,没有,你告诉需要什么样的人,我都给你找去。除此之外,你还有什么要求吗?”
“xb-40核心机跟发动机很相似,只是在结构上更加简单,如果董事长能搞到一台的话,我就有把握了。至于其他的倒是没有了。”王元卓建议道。
“哈哈哈……原来你是这个要求啊
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