加载中…瀚海狼山：喷气涡轮机的推重比上限能到20吗？
(2021-01-17 11:36:45) | 分类： 时事评论 |
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全球正在使用的所有涡扇喷气发动机和涡喷喷气发动机，其实都是涡轮机；实际上包括船用燃气轮机，涡桨航空发动机和直升机上用的涡轴发动机，也都是涡轮机。当然后三者主要通过中间轴来输出动力，不以喷气反推获得动力为主要目标。因此对它们三者的主要考察指标是功重比而不是直接看喷气获得反推力的大小。如果单单看推力，那么在40年前就研发成功的GE90这种具备大直径风扇的大涵道比涡扇发动机，在台架实验中已经表现出直接推力达到56吨级的世界纪录。到目前仍然没有被打破。那么说到这里，是否就已经表明全球喷气涡喷类发动机的推力上限就是56吨呢？其实如果有必要，那么这个56吨的极限推力肯定是会被直接打破的。瀚海狼山（匈奴狼山）真正要说的，其实是喷气涡轮机的推重比，
https://p1.pstatp.com/large/pgc-image/331e59ba24c541b5a71277898ac58e66
上限到底会达到多高的问题。大涡扇的推力巨大，主要是靠主风扇向后扇动的空气流量巨大。对喷气涡轮机来说，最终推力的大小由两点决定：第一就是往后喷的气流的速度大小，另外就是这股往后喷的气流的流量的多少。喷气的速度越快，单位时间内的流量越大，则获得的反推力自然越大。看很多喷气发动机开加力试车时，都会发现其尾焰中出现了马赫锥的现象。这种现象在涡轮喷气发动机和火箭发动机的喷流中都有。只要出现马赫锥，则说明喷流的速度已经超过了音速，而且可能是数倍音速。而航空大涡扇由于没有后燃器，因此几乎无法喷出马赫锥。但是大涡扇的实际推力仍然很大，主要是靠前风扇加外涵道产生的向后空气流量巨大。但大涡扇本身的发动机全重也相对很大，因此其单纯看实际的推重比，
https://p3.pstatp.com/large/pgc-image/3e9ee43eba144449aeccee51b905dddc
无后燃器的大涡扇。还是无法达到军用大推的10，和军用中推的11以上这些高推重比。而当前的任何喷气涡轮机的推重比和火箭发动机对比，包括固体火箭发动机和液体火箭发动机，则差距更加巨大。昨天已经说过，固体火箭发动机的实际推重比可以高达50到100以上。而液体火箭发动机的推重比则更高。目前已经有达到155的级别。也就是2吨的液体火箭发动机可以产生300吨以上的净推力。当然，所有液体火箭发动机都必须在前面同时携带巨大的燃料和氧化剂箱，因此对整体的液体大火箭来说，绝不会到155的推重比这么夸张。大部分大火箭，实际起飞段和爬升段推重比在1.2到1.5之间就已经相当不错了。不过狼山认为，液体火箭发动机的高推重比，可以给喷气涡轮机的增推，提供一个新思路。这就是液体大火箭也有涡轮，也可以看成一种特殊的喷气涡轮机。只不过这种特殊涡轮机同时携带燃料和氧化剂。
https://p1.pstatp.com/large/pgc-image/e7ff7fad19624b0f9c77062591b88817
而普通的涡扇和涡喷则可以看做只携带了燃料而需要从外界吸收氧气助燃的特殊“液体火箭”。而且不论火箭还是涡轮机，内部燃烧时的最高温度，基本都没有超过3000摄氏度，也就是没有超过钨合金的材料熔点。因此在液体火箭发动机的最大推重比可以高达155的情况下，未来的涡喷和涡扇的最高推重比还是大有潜力可挖。在未来20年内，从目前的最大不超过14，升级到20以上还是很有可能的。
全球正在使用的所有涡扇喷气发动机和涡喷喷气发动机，其实都是涡轮机；实际上包括船用燃气轮机，涡桨航空发动机和直升机上用的涡轴发动机，也都是涡轮机。当然后三者主要通过中间轴来输出动力，不以喷气反推获得动力为主要目标。因此对它们三者的主要考察指标是功重比而不是直接看喷气获得反推力的大小。如果单单看推力，那么在40年前就研发成功的GE90这种具备大直径风扇的大涵道比涡扇发动机，在台架实验中已经表现出直接推力达到56吨级的世界纪录。到目前仍然没有被打破。那么说到这里，是否就已经表明全球喷气涡喷类发动机的推力上限就是56吨呢？其实如果有必要，那么这个56吨的极限推力肯定是会被直接打破的。瀚海狼山（匈奴狼山）真正要说的，其实是喷气涡轮机的推重比，
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上限到底会达到多高的问题。大涡扇的推力巨大，主要是靠主风扇向后扇动的空气流量巨大。对喷气涡轮机来说，最终推力的大小由两点决定：第一就是往后喷的气流的速度大小，另外就是这股往后喷的气流的流量的多少。喷气的速度越快，单位时间内的流量越大，则获得的反推力自然越大。看很多喷气发动机开加力试车时，都会发现其尾焰中出现了马赫锥的现象。这种现象在涡轮喷气发动机和火箭发动机的喷流中都有。只要出现马赫锥，则说明喷流的速度已经超过了音速，而且可能是数倍音速。而航空大涡扇由于没有后燃器，因此几乎无法喷出马赫锥。但是大涡扇的实际推力仍然很大，主要是靠前风扇加外涵道产生的向后空气流量巨大。但大涡扇本身的发动机全重也相对很大，因此其单纯看实际的推重比，
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无后燃器的大涡扇。还是无法达到军用大推的10，和军用中推的11以上这些高推重比。而当前的任何喷气涡轮机的推重比和火箭发动机对比，包括固体火箭发动机和液体火箭发动机，则差距更加巨大。昨天已经说过，固体火箭发动机的实际推重比可以高达50到100以上。而液体火箭发动机的推重比则更高。目前已经有达到155的级别。也就是2吨的液体火箭发动机可以产生300吨以上的净推力。当然，所有液体火箭发动机都必须在前面同时携带巨大的燃料和氧化剂箱，因此对整体的液体大火箭来说，绝不会到155的推重比这么夸张。大部分大火箭，实际起飞段和爬升段推重比在1.2到1.5之间就已经相当不错了。不过狼山认为，液体火箭发动机的高推重比，可以给喷气涡轮机的增推，提供一个新思路。这就是液体大火箭也有涡轮，也可以看成一种特殊的喷气涡轮机。只不过这种特殊涡轮机同时携带燃料和氧化剂。
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而普通的涡扇和涡喷则可以看做只携带了燃料而需要从外界吸收氧气助燃的特殊“液体火箭”。而且不论火箭还是涡轮机，内部燃烧时的最高温度，基本都没有超过3000摄氏度，也就是没有超过钨合金的材料熔点。因此在液体火箭发动机的最大推重比可以高达155的情况下，未来的涡喷和涡扇的最高推重比还是大有潜力可挖。在未来20年内，从目前的最大不超过14，升级到20以上还是很有可能的。
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