文章内容

我国新型变循环发动机

近期网络上曝光了中科院工程热物理研究所研制的新型变循环发动机。这已经是我国公开的第二型变循环发动机了。和前一个型号一样，该型号也是在35公斤流量核心机基础上研制的变循环发动机。基本构型为2-2-3-1-1，也就是二级风扇，二级核心机驱动风扇，三级高压压气机，一级高压涡轮，一级低压涡轮。和前一个型号一样，采用的也是CDFS核心机驱动风扇技术。这个两个型号都没有采用叶尖风扇技术。也就是说他们都是三涵道或者叫双外涵的核心机驱动风扇变循环发动机。

GE XA100变循环发动机的基本结构

这和美弟研制的三外涵变循环发动机是不同的，美弟搞的XA101和XA102这两种变循环发动机其实共有四个涵道，其中三个都是外涵道，一个是内涵道。比我国研制的变循环发动机要多出一个涵道。这种新型变循环发动机除了少一个涵道，在第二涵道的入口也没有传统变循环发动机的前可变涵道引射器。这个东东主要用于选择打开或者是关闭第二涵道。它的零件数量非常多，至少有几十上百个零件。少了前可变涵道引射器，我们的变循环发动机在零件数量上要比美弟的数量少很多。也就是说美弟搞的变循环发动机比我们的方案要复杂很多。

我国公开的首型变循环发动机方案

我国首型公开的变循环发动机和新公开的这个变循环发动机在设计上也有很多不同之处。第一个型号也是2级风扇、但核心机驱动风扇只有1级，而高压压气机是4级。所以从这里也可以看得出来，这两个型号用的都是35公斤流量核心机。35公斤流量核心机的基本特点是高压压气机总共是5级。只不过第一个型号是在原来35公斤流量核心机的第一级高压压气机之后开始分流引入第二涵道的。而最新的这个型号是在原来35公斤流量核心机的第二级高压压气机之后开始分流引入第二涵道的。

GE XA100变循环发动机

最早公开的那个变循环发动机的后半段图片不是很清晰，其涡轮到底是2级还是4级不是特别清楚。而且缺乏设计细节，这里我们就不详细讨论了。据网络传闻新公开的这个型号是我国三个在研变循环发动机中性能指标最低的一个，也是公开程度最高的一个。那我们主要就说说新公开的这个型号。新公开的这个型号图片比较清晰，可以看到高压涡轮是1级，低压涡轮也是1级。和前一个型号明显不同的是其采用了一个新的级间燃烧室。也就是说这个型号有两个燃烧室。

新型变循环发动机采用了两个燃烧室

GE XA100变循环发动机只有一个燃烧室

进入级间燃烧室的空气来自第二涵道。空气从原来35公斤流量核心机的第二级高压压气机之后开始分流引入第二涵道，然后进入级间燃烧室燃烧。燃烧后的热空气从高压涡轮和低压涡轮之间注入，和流经第一涵道并经过主燃烧室燃烧后的空气一起推动低压涡轮工作。换句话说，级间燃烧室燃烧之后的气流只用于推动低压涡轮，并没有推动高压涡轮。这一设计理念和美国人的设计理念是不同的，走的完全是我们自己的思路。美弟的设计是让所有外涵道空气流量可调，可以控制最终进入主燃烧室的空气流量大小，但燃烧室只有一个。

采用级间燃烧技术可以大幅提高单位推力并大幅降低耗油量

采用级间燃烧技术的优点是可以大幅提高发动机的通流流量，从而大幅提高单位推力。这一新型变循环发动机的单位推力可以比传统涡扇发动机高不少。高空台测试单位推力提高了47%。在高空飞行时可以大大提高发动机的推力。而且和传统的加力涡扇发动机相比耗油量减低了37.5%。使战斗机可以获得更高的超音速巡航速度和最大飞行速度。并且能更省油，航程也更远。

新型变循环发动机的最大飞行速度可以达到4马赫

从公开的图表上可以看到，该变循环发动机的最大飞行速度可以大幅提高。远远超过传统的涡扇发动机。因为传统的涡扇发动机推力在2.5马赫之后就开始明显下降了。即便是SR71黑鸟使用的JP58变循环发动机的最大速度也只能到达3.5马赫左右。但是采用级间燃烧技术的变循环发动机其最大飞行速度可以达到4马赫左右。这样强劲的性能足以把战斗机的超音速巡航速度提高到2.5马赫甚至更高。这样的性能非常适合未来改进我国目前试飞的J36和J50战斗机。但是可以确定这种采用级间燃烧技术的变循环发动机和现有的J36和J50战斗机并不配套。如果要使用这种发动机，J36和J50战斗机的气动外形需要大幅度修改。其机翼后掠角度要比现在大很多。否则无法匹配这种发动机的飞行速度。

级间燃烧室大大提高了发动级的通流流量

这种采用级间燃烧技术的变循环发动机还有一个非常大的优点就是可以跨过推力陷阱，和超燃冲压发动机一起组成TBCC组合动力。所谓推力陷阱是指从2.5马赫到3.5马赫这个速度区间没有理想的动力可以匹配。涡扇发动机够不着，超燃冲压发动机的启动速度也达不到。但是现在有了级间燃烧技术后，变循环发动机就可以顺利越过推力陷阱了。所以采用级间燃烧技术的变循环发动机和超燃冲压发动机就可以完美适配，组成TBCC组合动力，这是一种非常理想的高超音速飞行动力。足以让高超音速飞机飞到6马赫。

这种新型变循环发动机非常适合和超燃冲压发动机一起组成TBCC组合动力

从工程进度上来看，该型变循环发动机已经经过高空台试车。后面还要经过飞行台试车，然后才有可能装在战斗机上试飞。这样的进度赶不上我国第六代战斗机的研制进度。我国的第六代战斗机已经装备变循环发动机在试飞了。很多人至今仍然搞不清楚，跨代的战斗机需要跨代的发动机。我国的六代机是不可能使用WS10C或者WS15发动机试飞的。这个话题前面说过这里就不重复了，感兴趣的可以看前面的文章。链接放在本文末尾。所以可以肯定这型发动机可能是为六代机改型准备的发动机。或者可以和超燃冲压发动机一起组成TBCC发动机，装备我国第七代战斗机或者空天飞机。预计我国的第七代战斗机将是一种高超音速战斗机，飞行速度可达6马赫。