中國突破飛機進氣道與發動機相容性技術
多維軍事2015-01-21報道：第二次世界大戰後期，德國首次採用渦輪噴氣發動機替代活塞發動機作為其戰鬥機動力，從而開創了航空技術發展的一個新時代。二戰之後，美蘇兩大航空強國為了占領航空技術的高地，投入大量的人力、財力進行高性能飛機和大推力發動機的研製，並遵循飛機和發動機作為兩個獨立的部件單獨設計研究的理念。日前，據陸媒披露，中國已先後成功進行不同畸變條件下的進氣道與發動機穩定性地面試驗和試飛驗證，相關技術研究和設備研製水平已經達到了世界先進水平。
揭秘飛機進氣道與發動機相容性問題
現代飛機上配裝的渦輪風扇發動機在運行時需要吸入大量的空氣，其中部分提供給發動機的燃燒室，用以和航空煤油進行混合燃燒，產生機械能來驅動發動機風扇高速旋轉；另外部分空氣經發動機風扇葉片的高速旋轉、壓縮成高壓氣體從發動機尾噴口排出，給飛機提供向前的推力，而飛機進氣道正是這段為發動機提供空氣的管道。在噴氣式飛機發展之初，設計者對飛機進氣道並不重視，認為其僅是為發動機提供足夠數量空氣的管道而已，很少對進氣道內部流場特性進行研究和優化，加之當時飛機進氣道氣動構型簡單，且飛機本身追求高空、高速的飛行性能，對機動性要求也比較低，因此早期並未出現由於進氣道的原因導致飛行故障的發生。而隨着飛機氣動構型的複雜、機動性能的日益提高，進氣道出口流場品質對發動機工作影響的作用逐漸顯現，並成為影響發動機工作穩定性的主要因素之一。
中國在發動機領域的突破將助力殲-20等新型戰機的研製
所謂進氣道出口流場品質，簡而言之就是從進氣道出來提供給發動機的空氣在整個流道截面上壓力、溫度以及氣流方向等特性的均勻性，如果均勻性不佳，會導致發動機風扇葉片振動，壓縮效率降低，發動機整體推力減小，甚至造成發動機空中喘振停車等重大飛行故障。因此，飛機進氣道出口流場品質隨着航空技術的發展逐漸引起了航空研究人員的極大關注，並投入大量的人力、財力進行研究和技術攻關。
導致進氣道出口流場品質問題逐漸凸顯並日趨嚴重的原因有以下幾個方面：首先，現代先進戰鬥機為了達到較好的隱身和機身完美的氣動性能，往往廣泛採用無附面層隔道，短“Ｓ”彎進氣道，這種構型使得進氣道流道長度縮短、曲率加大，進氣道內部極易產生氣流分離，從而容易導致進氣道出口的流場畸變，特別是旋流畸變；其次，新一代戰鬥機往往追求大攻角、大側滑角等高機動飛行性能，以增強其空中格鬥和規避導彈打擊的能力，這種高機動的飛行也容易誘使進氣道出口產生壓力、溫度等流場畸變；最後，側風、結冰氣象條件以及飛機編隊飛行、發射導彈、發動機反推力構型、彈射起飛等條件也會使得進氣道出口氣流產生畸變。
當然，進氣道與發動機相容性問題的根節不僅僅體現在進氣道和飛機外部環境方面，發動機自身的設計也是其中關鍵的因素之一。現代飛機配裝的高性能渦輪風扇發動機往往為了追求大推力和精確的適應性控制能力，發動機的燃油調節、放氣防喘、氣動調節等控制系統較為複雜，如果在上述方面控制欠佳，會反過來影響到進氣道的流場特性，也會誘發進氣道與發動機之間的匹配問題。
飛機進氣道流場畸變與發動機工作穩定性
發動機由成千上萬個零件組成，各個零件之間必須緊密配合，以空氣為工質，重複進行氣體壓縮、噴油加熱、膨脹作功和放熱的循環程序，通過該循環程序進行氣體動能、燃料熱能及機械能之間的相互轉換，並保持在發動機內部的氣體流動、熱力產生與傳熱、機械力傳動等方面的動平衡，可以說飛機發動機是迄今為止人類創造的最複雜的機械裝置。飛行中如果發動機任何環節出現問題甚至微小的波動，則可能會牽一髮而動全身，影響到整個發動機系統的穩定工作。
(高晟 綜編)
