高速飛行的關(guān)鍵因素

截至目前，飛行速度最快的當屬美國的SR-71“黑鳥”戰(zhàn)略偵察機，其最大飛行速度是Ma3.2。SR-71所裝配的2臺J-58單轉(zhuǎn)子加力渦噴發(fā)動機，地面加力推力為153.5kN。發(fā)動機采用了特殊的旁路放氣系統(tǒng)，即在Ma>2.2時，占壓氣機進口20％的壓縮空氣經(jīng)第4級壓氣機后的24個內(nèi)部旁路放氣活門進入與其相連的6根粗管，繞過后幾級壓氣機、燃燒室和渦輪，直接進入加力燃燒室進口。J-58發(fā)動機這一特殊旁路結(jié)構(gòu)，使發(fā)動機在渦輪噴氣模式和旁路放氣模式下均可高效穩(wěn)定工作；同時進氣道處配有放氣口，使氣流流過發(fā)動機艙與收斂噴口形成高效的引射噴管，極大地發(fā)揮了進氣道、發(fā)動機、噴管的一體化推進性能，具有較好的高空高速性能。

米格-25截擊機及其RD-31發(fā)動機

高速飛機要實現(xiàn)高速飛行是離不開動力的，其發(fā)動機除要滿足常規(guī)使用需求外，重點是要滿足高空高速飛行的使用要求，至少是Ma3一級渦輪發(fā)動機的特殊需求。因米格-41飛機要飛到Ma4，采取何種發(fā)動機技術(shù)是關(guān)鍵。

俄羅斯高速飛機發(fā)動機基礎(chǔ)

高速截擊機一直是俄羅斯國土防御和空中力量的重要組成部分，目前米格-31截擊機仍然是俄羅斯的現(xiàn)役主力戰(zhàn)斗機之一。米格-41會采用何種發(fā)動機，首先要從蘇聯(lián)高速飛機及其動力的發(fā)展上逐步分析，蘇聯(lián)研制的高速飛機主要有米格-25和米格-31截擊機，此外還有早期的遠程超聲速轟炸機驗證機T-4（蘇-100），雖然T-4轟炸機項目最后終止，但其計劃配裝的Ma 3一級發(fā)動機也值得考慮。

米格-25和米格-31截擊機的高空最大允許飛行速度為Ma2.83，前者配裝聯(lián)盟公司研制的2臺RD-31單轉(zhuǎn)子加力渦噴發(fā)動機，地面加力推力為139.19kN，空氣流量為170kg/s，且在發(fā)動機進口噴入甲醇和水的混合液后可加速到Ma3，但只能維持很短的時間；后者配裝彼爾姆公司研制的2臺D-30F6雙轉(zhuǎn)子加力渦扇發(fā)動機，地面加力推力為152.1kN，空氣流量為150kg/s；遠程超聲速轟炸機原型機T-4高空最大允許飛行速度為Ma3，配裝土星聯(lián)合公司研制的4臺RD-36-41單轉(zhuǎn)子加力渦噴發(fā)動機，地面加力推力為166.7kN，空氣流量為165 kg/s。

以上3型蘇聯(lián)飛機都具備了Ma3一級的飛行能力，其發(fā)動機均是Ma3一級的高速渦輪發(fā)動機，且發(fā)動機的推力都很大。由此可見，俄羅斯在Ma3一級渦輪發(fā)動機方面具有很好的技術(shù)基礎(chǔ)，具備發(fā)展更大推力高馬赫數(shù)渦輪發(fā)動機的技術(shù)能力。

高馬赫數(shù)發(fā)動機研究情況

高速飛行對發(fā)動機而言，首先面臨的是“熱”問題。當飛行速度達到Ma4時氣流總溫達到910K，發(fā)動機進口高溫成為影響發(fā)動機工作的關(guān)鍵因素：一是高速飛行條件下進氣總溫提高，發(fā)動機處于限溫狀態(tài)下工作，轉(zhuǎn)速降低，限制了發(fā)動機的推力；二是發(fā)動機各部件要承受更大的熱負荷，材料、結(jié)構(gòu)、燃油、滑油、冷卻等都需要更高的耐溫要求。

近年來，美國開展了一系列高馬赫數(shù)渦輪發(fā)動機的研究計劃，欲研制實現(xiàn)Ma3～4巡航的高速渦輪發(fā)動機。GE公司的革新渦輪加速器（RTA）充分繼承了YF120和RJ43-MA-3發(fā)動機技術(shù)，發(fā)展了單級風扇的核心機驅(qū)動風扇級（CDFS）變循環(huán)渦扇發(fā)動機，工作馬赫數(shù)可到4，已完成風扇部件、進氣畸變和燃燒室部件的試驗，但因技術(shù)難度過大在2005年終止；威廉姆斯公司基于Ma 0.9的WJ38發(fā)展了Ma3一級的小型高馬赫數(shù)渦輪技術(shù)驗證機，已完成地面持續(xù)運轉(zhuǎn)試驗，并計劃以其為渦輪基開展組合動力模態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)驗證，但目前尚未得到確切的驗證情況。此外，美國還在莫哈韋沙漠機場建立了射流預冷技術(shù)驗證試驗臺，利用F100發(fā)動機完成了不同來流總溫下的噴水預冷驗證，獲得了噴水后發(fā)動機進口溫度降低量和推力增加量，充分驗證了射流預冷技術(shù)擴展發(fā)動機工作范圍的能力。

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