三发动机歼轰26是怎么回事?有可能采用了TBCC(涡轮基组合循环)发动机

文摘   2024-12-02 07:13   上海  

前言

近日网络上开始三发动机的布局的歼轰26概念图,让众人感觉十分诧异,因为自螺旋桨时代开始,三发动机的机型就很少,历史上最多的应该就是“容克斯大婶”Ju 52运输机,曾经作为某元首专机,总产量接近5000架,还有一种就是“三叉戟”客机,这个很多人都知道的也就不必多说;所以对于三发机型多用在运输和民航,但绝对不是主流,因为采用三发原因是想把飞机大型化,但发动机功率不足的情况下,才会采用的办法,一旦动力满足需求就不会采用这种方式;

歼轰26被定义为作战半径达到3000公里,内部挂载6吨以上,具备超巡能力,最大起飞重量能够达到50吨的重型战斗轰炸机;本号为此写过多篇文章,还曾经写过相关虚拟作战网文,总结下来东大国对于这种远程战斗轰炸机是刚需,对于该机设想基本上是歼20基础的加长版本;

三发方案和这个相似

但也同时遇到了两个问题,第一就是内置弹舱尺寸不能过大,否则会影响机身结构强度的问题;第二就是航程不足,要达到内部油3000公里作战半径那么航程就最低要达到7000公里左右,对于一架50吨级别战轰,装备2台大推力版本的WS15,在最有利的巡航高度,0.9M巡航速度,发动机节流状态,那么两台发动机每一个小时耗油量不低于3吨,而起飞加速到着陆这些阶段耗油+备用燃油达到4吨,那么内部载油量要达到20吨到25吨,航空燃油密度为0.75吨/立方米,那么需要27-33立方的空间,但对于要求要求具备超音速巡航能力的战机来说,采用的细长机身,内部容积率比较低,小展弦比机翼,亚巡升阻比也就在12左右,这个就是非常矛盾的地方:

而如果要增加空间就需要增加飞机体积和重量,这样飞机就越来越大,推重比就越来越低,反过来导致机动性就不足,所以对于双发WS15的歼轰26基本要达到3000公里作战半难度还是比较大的,2000公里作战半径是比较现实的;但这也又满足不了航程上的需求;

也有说法歼轰26用的是3台WS15,那么是具备了2.5倍音速巡航,但涡扇高空高速状态耗油量巨大,3台发动机一起开20吨航油最低只能飞上40分钟,2000公里航程,要做到7000公里作战半径,就要增加油料携带量,增加起飞重量,典型的XB70和协和客机的燃油与起飞重量比都约为0.5,那么对于3台WS15的歼轰26,1000公里亚音速+6000公里超音速,那么需要65吨燃油,如果优化一下,也需要55吨,起飞重量要达到110吨,起飞推重比在0.5,这个做轰炸机可以,作为战斗机有点大了;

歼轰26的3发TBCC动力模式:

3台WS15效能太低;但也确实是装了3台发动机,那么国内的科技人员应该选择的是TBCC模式,TBCC全称涡轮基组合循环发动机,是结合了涡轮发动机和冲压发动机优点的动力系统,TBCC发动机在低速阶段以涡轮发动机模式工作,而在高速阶段则切换到冲压发动机模式,由于TBCC高比冲使得飞行器在0到4马赫数范围能够显著提高飞行器的速度和航程。这些技术东大国研究的机构非常多,成果也很多,歼轰26采用了2+1的TBCC;而且4倍音速的TBCC发动机技术难度虽然也有,但不是太大!


常规构型的TBCC技术挑战:

TBCC工作流程:涡轮发动机加速到2M以上----冲压发动机流道打开----涡轮发动机关闭加力---涡轮发动机降转---涡轮发动机流道关闭

进气道设计:TBCC发动机需要一个能够适应不同马赫数下工作模态的进气道。进气道必须调节涡轮和冲压两个通道的流量分配,以满足不同状态下的流量需求,满足飞行器在不同飞行阶段的推力需求;

模态转换技术:模态转换期间,进气道必须在不同飞行阶段提供所需的气流,并且要保持总压恢复系数和流量系数的稳定,以确保推力的平稳过渡。例如,在模态转换过程中,进气道低速流路整流罩逐渐关闭,高速流路整流罩逐渐打开,从而实现从涡轮模态到冲压模态的转换。然而,由于涡轮发动机和冲压发动机的工作特性不同,模态转换过程中可能会出现推力鸿沟问题,即在某一马赫数范围内,涡轮发动机和冲压发动机的推力难以无缝衔接;

传说中的SR-72战斗机就是用了涡轮组合循环(TBCC)发动机,结合了涡轮发动机和冲压发动机,能够实现从亚音速到高超音速的平滑过渡。具体来说,SR-72在起飞和降落阶段使用涡轮发动机提供动力,当速度达到一定水平后,切换到超燃冲压发动机以实现高超音速飞行。SR-72采用了涡轮发动机和冲压发动机并联工作,共用进气道切换的模式,结构非常复杂;

涡轮发动机大家都熟悉,重点说一下冲压发动机,它是利用高速气流在速度变化下产生的压力改变来实现气体压缩的喷气发动机类型,发动机没有压气机或涡轮等复杂组件,推重比能够达到20,就算上其他附件也在15以上,冲压发动机能在2马赫左右启动,依靠进气气流的高速来实现工作。冲压发动机在高空高速条件下的燃烧效率大约在60%到70%之间,导致耗油率较高。发动机的耗油率为0.21 kg/(N·h),但能够在3-4M音速巡航,而涡轮机发动机到了2.5M效率急剧下降;而歼轰26本身采用和无侦察8相似属于乘波体结构,这种结果在25公里至30公里高速,3倍音速巡航条件就可以产生乘波效果,超音速升阻比能够达到5左右;那么进入巡航阶段8-9吨左右就可以保持平飞;每个小时耗油16-18吨;而这样的发动机重量也就在1吨左右,重量占比非常低

经过以上梳理小编认为歼轰26采用TBCC是2台WS15+1台冲压的并联模式,共用进气道;其中2台WS15作为起飞加速发动机,负责飞机都水平起飞,进入高空后发动开启加力到达2.5倍音速后,冲压发动机工作,共同加速到3.5M巡航后,涡轮发动机关闭加力---涡轮发动机降转---涡轮发动机流道关闭,这种模式要比SR72简单很多,这个工作模式的长剑100超巡导弹类似;

TBCC发动机让歼轰26在1.5个小时3.5M超音速航程可以达到6000公里,加上1000公里亚音速航程,那么是有可能达到7000公里航程,3000公里的作战半径,起飞重量在60吨-70吨,整内油达到30吨-35吨,载弹量可以达到6吨,加上3.5倍音速巡航和一定的隐身能力,有着非常强的突防能力和生存能力;如果能够采用XB70翼尖折叠机构,增加亚巡升阻比,不做全程超巡,那么组合航程会更大!

在TBCC支持下的歼轰26作战能力将远超现有五代战机,是现有防空系统无法拦截,超越了时代!

小编航空理论水平有限,相关资料也缺乏,推测的数据会存在很多误差,欢迎大家深入讨论!


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