美六代机发动机完成测试,变循环一台三用,中国要努力了
目前大部分战斗机甚至飞机，应用的动力主要有两种：涡轮喷气和涡轮风扇发动机，这两种发动机各有优势，简单来说就是涡扇发动机更省油、经济性更好；涡喷发动机费油，但高速性能相对较好。但这两种发动机在进一步提高速度以后都有点力不从心，燃油消耗也迅速增加，这时候就需要用到冲压发动机。但冲压发动机又必须依靠飞机高速前进才能使得入口气流被压缩，因此必须有一个初始速度以后才能进入工作状态，无法在静止甚至低速状态下产生推力，因此限制了它的使用。变循环发动机的出现解决了这一问题。
涡轮喷气发动机原理示意
涡轮风扇发动机原理示意
变循环发动机并非全新事物，美国60年代的SR-71上配装的J-58发动机已经具备了变循环发动机的一些特点。J58主要结构仍是一般的涡轮喷气发动机，使用前部涡轮对空气进行增压以供燃烧，在马赫数2.2以下速度飞行时，J58就是一台普通的涡喷发动机。但当飞行速度超过2.2马赫，由于此时进气道的冲压作用已经使得入口气流得到了压缩，此时J58发动机两侧的六个导气管道会打开，将绝大部分进气从涡轮叶片第四级直接导入加力燃烧室。由于2.2马赫以上SR-71向前飞行的运动对空气的加压比例已优于涡轮叶片的比例，直接将加压空气送入加力燃烧室能让燃烧效率大幅度提高。因此J-58能够在涡喷和冲压两种状态下工作，是一 种“组合发动机”，可以认为是变循环发动机的雏形。
涡喷-冲压组合发动机示意
而目前的新一代三涵道自适应变循环发动机可以控制气流，在三个涵道中自由分配，这三个涵道还可以根据工作状态变换口径，通过不同组合达到最佳的工作模式。在需要巡航时以涡扇模式工作；当需要跨音速及在较低超音速状态下飞行时，使发动机工作处在涡喷模式；当需要高超音速巡航时，发动机最终将变成一台冲压发动机。当然这一些都是在计算机控制下，使发动机的运作可以达到最佳状态。当然这些只是原理，具体怎么实现的，外界并不十分清楚。但无论如何，实现起来必然很困难。因为涡轮发动机的工作对进气气流状态十分敏感，变循环发动机在几种状态下切换时如何保证核心机稳定工作，需要解决的问题远比设计变循环机构来得复杂得多。
新一代发动机的应用
由此可见变循环发动机的优势，在于能够适应更加宽阔的速度范围，同时提高整机的效率，进而实现性能的提升。据称F-35采用了XA-100变循环发动机以后，将可以增加30％航程，降低25％的燃油消耗，增加10％的推力。美国计划是将这种发动机用于新一代战斗机，也就是我们常说的六代机的动力。这也意味着，美国的六代机将会具备更大的航程和作战半径，以及更高的速度。
发动机是飞机的心脏，在这一方面，我国一直都相对落后。歼-20的出现虽然弥补了一些差距，但在航空发动机这一块上，目前看来相比30多年前的F-22仍然处于下风。我国的新一代发动机也已经开始了研制，但目前看来动静并不大，如今美国新一代发动机已经测试成功，中国的同行们又该加油了！
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