回复中有多处错误,我先注明了:
斯奈克的M88-2的推重比是8.5
阵风从2012年后生产线上新生产的机型用的是斯奈克玛M88-4
斯奈克玛M88-3,国内传说中调整了发动机尺寸的型号,已经被取消了。
阿三的阵风F3R用的是M88-4,达索官网有叫做M88-4E、ES或者ECO(economic的缩写)
然后说性能:
M88因为受限于阵风上舰的需求,严格设置了尺寸,并由此获得了非常优秀的超音速巡航所需要的特点:
小涵道比
中等压比
高涡轮温度
这个发动机甚至还是法德西FCAS的前期测试动力。
阵风在设计时则可以说是不折不扣的激进派,其近距耦合鸭式布局在当时的战斗机中独树一帜,这种布局能够在增加升力的同时降低跨音速阻力,因此无论对于机动性还是加速性都有好处。
阵风作为“四代半”战斗机在设计时采用了大量的新结构和新材料设计,这使得该机在采用更多的新设备并采用双发布局的情况下,只比体积略小的F-16重1吨,并且由于双发动力从而实现了比f16更好的空优性能。这也是阵风挂载能力的基础。
阵风在航电系统上设计非常前卫,特别是其座舱布局即便在当前也是独树一帜,这体现了法国人在航空装备方面的特殊理念。至于发动机,还真的是有特色。
为了登上航母,斯奈克玛M88被迫赶上F119的涡轮前部温度和推重比,并由此成为一款具备非常好的超音速巡航能力的中推。
众所周知,与飞机相比,航空发动机有自己相对独立的发展规律,但在实践中很难遵循这个规律。毕竟,发动机也是飞机不可分割的一部分,其发展进度往往落后于飞机。以发动机为基础研制飞机极为罕见,这决定了发动机的设计将受到方方面面的制约。而如果这架飞机恰好是舰载机,那么它的发动机就会受到它所搭载的平台的限制。即便航空发动机起决定性作用,与航母相比也会相形见绌。法国阵风M88发动机的发展历程充分证明了这一点。
阵风的搭载平台戴高乐级航母排水量超过4万吨。它不打算折叠翅膀,所以必须严格控制尺寸。这在很大程度上决定了它的M88发动机的外观,也就是它必须用最小的尺寸和重量达到最大的推力。对于M88来说,推重比比简单的增加或减少更重要。为此,斯奈克玛毫不犹豫地放弃了最大推力为8.3吨的M88-1,改为推力仅为7.5吨的M88-2,旨在实现推重比8.5-9。
斯奈克玛主要采取了减小尺寸、减轻重量、增加推力三种措施来提高推重比。下面一一分析:
首先,让我们先看看缩小尺寸。这方面可以分为两点:减小直径和缩短长度。
1、为了减小直径,M88采用了较小的涵道比。在M88出现之前,法国研制的航空发动机大多是单转子发动机。单转子虽然具有结构简单、性能可靠的优点,但由于只有一根传动轴和一种转速,低压转子和高压转子不得不相互拉动。它限制了尺寸较大的风扇直径,涵道比难以增加,但小涵道比发动机有一个可贵的优势,那就是体积小。因此,虽然M88是双转子涡扇发动机,但涵道比还是很低,实际上比M53高不了多少。然而,较小的涵道比会降低发动机外涵道的排气流量。与涡轮喷气发动机相比,涡扇发动机的低排气速度和高推进效率的优势大大降低,这导致了M88-2的燃油经济性。缺点是中间油耗高达0.898kg/kgf·h,与涡喷13的0.96kg/kgf·h差不多。这也成为阵风战机经常要挂两个巨大的根本原因外出时的辅助油箱。
2、为了缩短长度,刀片数量太少。M88发动机采用3级风扇和6级高压压气机,比F404少一级高压压气机。不过得益于小涵道比带来的高转速,3级风机的压比达到了4,一共增加了24的压比,其实也不低。在英法联合研制“捷豹”攻击机“阿杜尔”涡扇发动机的过程中,压气机由法国负责。但即便如此,F414发动机采用了3级风扇和7级高压压气机,总压比达到了30。与M88相比,算不上优秀,
其次,看附加推。小尺寸的要求牢牢地限制了涵道比和级数。为了使推重比达到标准,只需要在涡轮前的温度上做文章。最终,M88的涡轮前温度从1427℃上升到了1577℃,几乎达到了F119的水平。为此,M88采用了AMI单晶涡轮叶片和AstoIoy粉末冶金涡轮盘等先进材料,但应用后效果可能并不理想。,M88的生产类型改回N18合金。这只能证明法国的材料和冶金水平在西方发达国家中是比较平庸的。因此,M88-2E1投入使用时的初始维护间隔仅为150小时,这是经过验证后实现的。指标只有500小时,和以寿命短着称的RD33差不多。直到2001年开始量产,M88-2E4的初始大修间隔才达到800到1000小时,明显拖累了欧美航空发动机的后腿。
三是减重措施。既然已经制定了8.5-9这样的超高推重比目标,非金属复合材料在M88中的大规模出现在所难免。一、外涵套管采用PMR-15树脂基复合材料钛合金外涵机。与盒子相比,这种材料可以减轻23%到30%的重量。由于排气温度较高,为了增加可靠性,M88采用了类似于太行早期型号的射流喷嘴,但其喷嘴调节板采用碳化硅基陶瓷材料制成。
最终,通过对尺寸的严格控制,M88的长度只有3538毫米,远小于EJ200的4米,重量也只有850公斤。可以说是最轻的中推力涡扇发动机了,进气口直径只有696毫米,在降低阻力。同时也限制了进气流量,导致空气流量只有65kg/s,推力差75kN。但M88-2的推重比高达8.5,与EJ200和F414接近,几乎与F22发动机的F119相当。.
后来,为了增加推力,M88-3放松了。气流从M88-2的65kg增加到72kg,推力也增加到90kN。但付出的是改变发动机外部尺寸的代价。如果一开始就设计一个更大的涵道比,这样的折腾完全可以避免。
简而言之,由于缺乏法国底层设计和更多参考模型,M88缺乏自己的技术特色。同时与英美同类发动机有较大差距,性能不均衡。但归根结底,究其原因,M88其实并不是法国研发的完全自主车型,更像是研究和模仿的结果。这表现在它缺乏潜力和发展潜力。F414和EJ200分别是升级机型。F414EDE和EJ230/270都达到了120kN的推力水平,推重比都高达11左右,而法国的M88则没有同样的抱负。
通过M88的开发过程可以发现,在各种高科技航空技术的情况下,一味追求紧凑是不可取的,这只会限制该机型未来的发展空间。此外,航空发动机除了模型项目的开发,还需要有扎实的基础研究做支撑,这只有靠各行各业乃至几代人的努力才能实现,否则已经取得的成果将难免徒劳无功。但付出的却是改变发动机的外形尺寸的代价。并且,m88改进型发动机还是法德西的fcas的基础动力,未来才会采用斯奈克玛mtu新研制的中推发动机。
以典型的五代机发动机f119的特点来看,m88虽然没有可以强调不加力超声速巡航的需要,但因为尺寸和推力的考虑,选取了较小的涵道比、高的涡轮前温度、适度的风扇压比和总增压比以及高的节流比以满足推力和耗油率的要求,从而实现了与f119殊途同归的技术特征。阵风也由此取得了非常优秀的超音速巡航性能。当然,过高的涡轮前温度需要很多新材料和高效冷却技术的支撑,m88的大修时间仍然在欧美的先进战斗机发动机中处于比较低的水平,但仍然远高于中俄的水平,也仍然代表着目前战斗机发动机的先进水平。
M88发动机的涡前温度为1577℃数字在当时比较高,M88涵道比特别低,才有0.3和美国讲究超音速巡航的F22的F119发动机0.25涵道比类似,高空和高速时候发动机推力衰减小,这也是为什么阵风战斗机在携带1个机腹超音速副油箱+6枚米卡导弹可以1.4马赫超巡的原因之一
阵风M可以携带在6枚米卡导弹时,超巡1.4马赫
其实最开始M88-1发动机推力8.3吨,问题是故障率一直居高不下,法国自然是不敢用这样的发动机的(法国在单转子的时候也是这样,愣是搞出了不喘振的M53发动机),于是用搓刀狠搓搓到了7.5吨的推力(不加力推力4.8吨),不过据说最新的M88-3发动机推力范围8.451~9.341吨。就这个发动机,法国人还等了好多年,阵风1986年7月4日首飞,第一次最大速度1.3马赫,飞行高度12000米,在7月17日,第6次试飞,就做到极速1.8马赫,8G最大机动过载,1990年,阵风ACX技术验证机大部分科目结束基本上就可以量产,
1990年5月,“阵风”A的左侧GEF404发动机被替换为斯奈克玛M88
可是为了等待M88发动机成熟,结果硬是等到2002才服役,其实按照现在的眼光来看全可以先用F404然后等M88,可惜可能是苏联亡了的原因,法国人没了这方面的动力,结果现在看,因为服役的晚,白白丢失了很多市场。
F404-GE-400的安装推力曲线如图2-1所示,该型发动机最大起飞推力为7260千克,不开加力则为4800千克,重约908kg,开加力起飞的单位推力油耗率为1.62千克/千克/小时,不开加力则为0.75千克/千克/小时,空气流量为63.5千克/秒,涵道比为0.34,总增压比25,涡轮前温度为1316摄氏度,推重比达到8,为同时代中等推力发动机的最高水平。
在近距空战包线区域,F414能提供比F404高30%至40%的推力;在高空截击任务中,F404的超音速推力也比F404提高了25%至30%;在低空空地任务中,F414的推力也高出40%,能增强飞机的生存能力。
这个能力在印度那边得到证实,被认为具备非常突出的优点:阵风战斗机挂载能力较强,有14个外挂架,正常挂载为6吨,最大挂载为8吨,虽然是中型飞机,但是挂载能力接近重型战斗机苏-30,阵风在执行截击任务时,可以挂载8枚米卡导弹和2具副油箱,保留3分钟空战时间下,可以全程1.6马赫高速度飞行600-700公里。而苏30在有挂载的情况下(非净构型)根本不可能超音速飞行。在正常的空战挂载下,他可以在高高高剖面中,挂载3个4300升超大油箱,取得1850公里最大作战半径,这是阵风战斗机的极限了,正常来说,他的作战半径为1000公里左右。
高卢雄机之心:从阿塔到M88的法兰西涡扇发动机发展之路-百度有驾
延伸阅读:
全部评论 (0)