“2014珠海航展”剛剛落下帷幕 ， 很多人在看報道的時候 ， 難免會聽到“超音速巡航”、“開加力”、“渦噴發動機”“渦扇發動機”等這樣的專業術語 。 今天我們就來了解一下 ， 什么是真正的超音速巡航 ， 以及某些航空發動機 。

偽超音速巡航
超音速 ， 是指飛行器的飛行速度超過環境中的聲速 ， 比如在海平面高度 ， 20℃空氣中的音速大約是343米每秒 ， 或1235千米每小時 。 這個都很好理解 。 然而 ， 飛行器在飛行過程中 ， 單位距離上消耗燃料最少的速度 ， 才能稱為巡航速度 。
如果把超音速和巡航速度兩個條件加在一起 ， 嚴格來說 ， 現在的很多戰機 ， 在介紹的時候說它具有超音速巡航能力 ， 是不怎么準確的 。 這些戰機確實能超音速飛行 ， 但卻是在開啟“加力燃燒室”的情況下實現的 ， 而開啟加力燃燒室 ， 就有點畢其功于一役的感覺了 。 那什么又是加力燃燒室呢？
加力燃燒室
要了解加力燃燒室 ， 我們得先來了解一下噴氣發動機的一般原理 。

如上圖 ， 空氣從進氣道進入發動機后 ， 會首先被高速運轉的壓氣機狠勁壓縮 ， 之所以要壓縮 ， 是因為外界空氣中的含氧量不足于支撐里面的劇烈燃燒 。

高密度高壓氣體進入燃燒室 ， 與燃油混合后 ， 劇烈燃燒 ， 繼而產生溫度更高壓力更大的噴流 ， 渦輪機被噴流沖擊 ， 高速旋轉 ， 通過軸 ， 從而帶動前面的壓氣機旋轉 ， 最后一步 ， 噴流從噴口高速離開 ， 產生強大的反推力 ， 驅使飛機高速飛行 。



實際上 ， 噴氣發動機很復雜 ， 種類也很多 ， 上面介紹的這種就屬于“軸流式渦輪噴氣發動機” ， 簡稱“渦噴發動機” ， 它一般用在早期的戰斗機上 ， 比如第一代和第二代戰斗機就以這種發動機作為主要動力 ， 它的特點是高速飛行時 ， 效率高 ， 但低速飛行時性能很差 ， 現在處在淘汰的邊緣 。

而用在客機和現代戰機上的 ， 一般是“渦輪風扇發動機” 。 簡稱“渦扇發動機” 。



從上圖可以看出 ， “渦扇發動機”的原理與“渦噴發動機”基本類似 ， 最大的不同點是 ， 它在壓氣機的前面安裝有巨大的進氣風扇 ， 這個大風扇除了可以協助壓縮空氣外 ， 還能當作螺旋槳使用 。

更直觀清晰的渦扇發動機如下圖：



從上圖我們容易看出 ， 渦扇發動機有兩個空氣通道 ， 中心的那個叫做內涵道 ， 外面的叫做外涵道 。 發動機在運轉時 ， 外涵道與內涵道空氣流量的比值叫做涵道比 。

涵道比越大越省油 ， 經濟性越好 ， 高涵道比的發動機在亞音速時有非常好的能效 ， 通常用于客機、運輸機等 。



雖然渦扇發動機的耗油低、噪音小 ， 但是 ， 高涵道比（比值目前大都在8以上）的渦扇發動機比較適合用在亞音速的客機上 ， 戰斗機如果使用 ， 那么在超音速時 ， 這樣的巨大風扇無疑將帶來致命的阻力 。

【什么是真正的超音速巡航？】因此 ， 戰斗機一般都采用低涵道比（比值小于1）的渦扇發動機 ， 以此帶來更小的阻力和更大的推力 ， 可就算這樣 ， 要想實現超音速飛行 ， 也不是一件容易的事 ， 為了得到更高的推力 ， 就必須進一步提高燃燒室的溫度 ， 然而 ， 由于材料的限制 ， 渦輪一般很難承受這樣的高溫 。

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