加力燃燒爆發力那麼強,為何只工作十幾秒?原來開久了會機毀人亡

2022-08-25     小解說娛樂

原標題:加力燃燒爆發力那麼強,為何只工作十幾秒?原來開久了會機毀人亡

加力燃燒是目前噴氣式戰鬥機的標配,它能讓戰鬥機短暫的獲得爆發力,提高飛行速度。不過加力燃燒室的開啟時間很短,只有十來秒鐘,要想搞清楚它為何如此「短命」,就要從結構等方面入手。

加力燃燒飛行

理論上噴氣式發動機的尾噴口噴出的燃氣溫度越高,產生的推力也就越大,不過燃氣溫度受到燃燒室材料的限制,目前的合金能承受的溫度有限,溫度過高會發生變形、破裂等致命損傷,因此只要合金的冶煉、加工技術提高,就能有效地增加發動機推力,這方面美國目前做得最好。

既然燃燒室的溫度提升很難有質的突破,那麼將尾噴管延長,安裝燃油噴嘴,導入一部分新鮮空氣,與高溫廢氣、燃料混合併點燃,在沒有輪機葉片的情況下高溫燃燒,這樣就能獲得更大的推力。

戰機尾噴口特寫

這個方法雖然可行,但是存在幾個致命缺陷。首先同樣是高溫耐熱材料的問題,雖然沒有輪機葉片結構,但是燃燒室本身也是需要承受高溫的,因為戰機體積的緣故,無法安裝航天火箭那種液氮降溫設備,所有的熱量只能由燃燒室內壁「硬扛」,這種工作環境下,熱量一部分通過連接部件傳遞到其他區域,一部分則作用在內壁上。

這種情況是加力燃燒室無法長時間開啟的主要原因,嚴重者如米格-25高速戰鬥機,暴力飛行一次發動機基本就報廢了;另外常規戰鬥機則能支持十餘秒的加力燃燒飛行。

米格戰機巨大的尾噴口

加力燃燒的另一個問題就是震盪燃燒。所謂震盪燃燒簡單說就是燃燒過程中出現的壓力震盪,燃燒過程不平順,具體表現就是發動機零部件震動,造成熄火、零件鬆動等嚴重事故。為了解決這個問題,就需要在加力燃燒室內安裝多孔波紋形的防振隔熱屏等。雖然這項技術說起來挺簡單,實際上目前全世界也只有少數國家掌握,其困難程度不亞於在颶風中點燃打火機並持續燃燒。

雖然加力燃燒室有技術難關,但是帶來的好處還是很多的。現代戰機的低速升力係數大多不如螺旋槳式,因此起飛時需要通過提高速度來滿足升力需求,在跑道長度有限的情況下,打開加力燃燒室短暫的獲得爆發力,有助於戰機短距起飛。

打開家裡燃燒飛行

在格鬥或者規避飛彈攻擊時,打開加力燃燒也能讓戰機短暫的獲得更強的機動性,如米格-25偵測到有飛彈尾隨的時候,甚至可以打開加力飛得比飛彈更快,這種技能實用性還是很高的。

加力燃燒也有缺陷,首先就是發動機增加了一個燃燒室,尺寸和重量都增加了;以目前技術來看,這段的燃料燃燒效率也不高,對於尺寸有限的戰鬥機來說每開一次就意味著大量燃油消耗導致航程短了一點,發動機壽命短了一點,每分每秒都是資金在燃燒。如果加力燃燒開啟時間過長,會對發動機造成嚴重的損傷,輕者空中熄火,重者失控墜機。

該圖可以看到防震隔熱部分

因為技術與實際的要求,加力燃燒室是平衡戰機航程和航速的一個重要設計,但是當材料學獲得突破的時候,發動機的燃燒室能夠產生足夠的高溫燃燒時,加力燃燒室很可能會被取締,畢竟再往更高的速度發展時,它的付出和獲得的推力不成正比。

僅以目前唯一能夠超音速巡航的F-22為例,它的高速巡航並非以加力燃燒獲得,很大程度上是材料耐熱性能提升,發動機能夠以更高的溫度運轉,產生的推力更大。

殲-10起飛

如今噴氣式發動機的基本原理甚至許多民眾都了解,受到的限制很大程度上是來自於高性能材料以及相關的加工工藝,在這方面我們目前與世界先進水平相比還有不小的差距,而這種差距就被直接反映在了國產軍用飛機的性能上,希望相關工業能夠儘快趕超世界同行吧。

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