1、固定涵道比涡扇发动机运行原理
传统涡扇发动机属于固定涵道比涡扇发动机,从前往后分别由风扇、压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮组成,并在风扇后面分成2个涵道,内涵道部分由压气机、高压涡轮、低压涡轮组成。其中压气机通过中轴与高压涡轮连接在一起,风扇通过直径略小的中轴与低压涡轮连在一起,高压涡轮和低压涡轮在高温高压气流冲击下高速旋转,分别带动压气机和风扇旋转。目前我国最先进的固定涵道比涡扇发动机是涡扇15和涡扇19,美国则是F119、F414和F135。
疑似安装一台涡扇15和涡扇10改进型的歼20正在试飞
2、可变涵道比涡扇发动机(变循环发动机)运行原理
变循环发动机实际上就是一种增加活动气门以调节涵道比的可变涵道比涡扇发动机,这么做的好处是可以大幅度拓展飞行包线。研究表明,低空低速状态下,涵道比越大越省油,高空高速状态下,涵道比越小越省油。通过增加活动气门,可以将发动机的等效涵道比调节到最佳值,以适应不同飞行高度、速度工况,从而达到良好节油效果,以便大幅度提升战机的滞空时间。
目前,美国在研的变循环发动机型号有XA-100和XA-101两款,推重比12左右,整体技术指标都达到中国标准第五代涡扇发动机的水准。
XA-100变循环发动机结构示意图
3、新增压原理涡扇发动机
目前已经定型量产的涡扇类发动机增压原理都一样,都是通过多级叶片高速旋转,不断给气流加速、增压。想要提升增压效果,要么设计出增压比更高的压气机叶片,要么增加压气机叶片级数。
经过几十年发展,通过改进外形设计来提升压气机叶片增压比这条路已经接近发展极限,而通过增加压气机叶片级数会带来重量更大,设计更复杂的问题,并不能帮助提升发动机的推重比,不符合发展趋势。