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【航发科普】节后上班,给点“加力”!
来源:       发布时间:2018-02-26

  节后上班,给自己“定个小目标”、“打点鸡血”,能帮助自己快速调整状态,进入良好的工作模式。战机上天也需要快速调整状态,机动性越强,一般在近战中战力就越强。战机怎么调整得更快呢?这就需要给点“加力”了。

  那美丽的火焰中看又中用

  大家常常能够看见“喷火”的战机划过天际,有时甚至会拖出橙色或蓝色的火焰,煞是酷炫。这正是战斗机在“开加力”,顾名思义,就是给自己加推力。

  “加力”能使战机在起飞、爬升、加速和机动飞行时短时内获得很大的推力,增加机动性,使战机更快到达指定高度,提高战机战场生存率。如今,“开加力”几乎成为现代超声速战机的标配。

  “加力”怎么加?

  这就要归功于发动机的“加力燃烧室”了。

  加力燃烧室一般安装于涡轮后,通常由扩散器、掺混器、喷油装置、火焰稳定器、点火器、隔热防振屏和加力筒体等组成。

  加力燃烧室质量只占发动机总质量的20%左右,但却能大幅增大发动机推力。发动机开加力时的推力与不开加力时的最大推力之比称为“加力比”。加力比大,意味着装这种发动机的战斗机机动性好,它是评定加力燃气涡轮发动机及其加力燃烧室的主要性能指标之一。

  涡轮喷气发动机的加力比一般为1.4~1.6,而涡轮风扇发动机加力比一般为1.6~1.8,高的甚至可达2.0。这是因为在涡轮风扇发动机中,外涵道中流过的全是没有燃烧的空气,因此在它的加力燃烧室中,可供燃烧的空气量比涡轮喷气发动机的多很多,因此可喷入更多的燃油,使加力推力增加得更多。

  加力这么给力,能一直加吗?

  开加力是相当费油的,以美国F100涡轮风扇发动机为例,开加力时的耗油率是不开加力时的3倍多。

  加力燃烧室工作时,由尾喷管排出的燃气温度及速度大幅增加,在大幅增加推力的同时,发动机耗油率也随之大幅提高,所以“开加力”时发动机的经济性变得极差。

  由于加力燃烧耗油率极高和热负荷极大,一般加力状态使用时间都受到限制,如一次连续工作时间约在15~20分钟以内。

  民航飞机发动机一般都不采用加力燃烧室。唯一例外的超声速民用客机“协和”号专门设计的加力燃烧室最多也只能连续工作30分钟(已经相当“贵”了),因为经济性不佳等原因它也早早退出了民航市场。现阶段大家还是不要期盼民用航空发动机喷出美丽的“火焰”,因为这多半是发生了严重的故障。

  加力这么给力,设计难不难?

  加力燃烧室的工作条件远不如燃烧室中的好。加力燃烧室燃烧面临三个方面的挑战:高速来流、低含氧量和低压。

  进入燃烧室的空气流速较低,约为100米/秒,而进入加力燃烧室的是“燃气”,约为400~500米/秒。流速越高,燃烧就越困难。

  在燃烧室中与燃油混合的是新鲜空气,而在加力燃烧室中,与燃油混合的是低含氧量混合气。含氧量越低,燃烧越不充分。

  燃烧室中的空气压强等于压气机出口压强,在整个发动机通道内最高,而加力燃烧室中的燃气压强是涡轮后的压强,大大低于前者。燃气压强低,燃烧性能就较差。

  因此,军用发动机加力燃烧室的长度往往是燃烧室的4至5倍,甚至占整个发动机长度的一半,以提升燃烧的充分性。此外,在发动机工作时,如何应对加力燃烧室中出现的“振荡燃烧”现象也是工程设计人员所面临的一大挑战。(新萄京娱乐场官网研究院 韩旭东)

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