为了上航母,阵风M88被逼出来了直追F119的涡轮前温度和推重比

飞帅 2021-10-04 07:00:04

众所周知,相对于飞机,航空发动机有其自身相对独立的研制规律,但这个规律在实践中却很难遵循,毕竟发动机再怎么样也是飞机的一个组成部分,而且它的研制进度往往落后于飞机,依照发动机来研发飞机的情况极其罕见,这就决定了发动机的设计会受到方方面面的制约。而飞机如果恰好又要是舰载机的话,它的发动机还会受到搭载平台的限制,就算是航空发动机再有决定性,在航母面前也是相形见绌。法国阵风M88发动机的研制历程就充分证明了这一点。

阵风的搭载平台戴高乐级航母只有4万多吨的排水量,它又不打算折叠机翼,所以必须严格控制尺寸,这在很大程度上决定了其M88发动机的面貌,即必须用最小的尺寸和重量达到最大的推力,对M88而言,推重比要比单纯的增推或减重要关键得多,为此,研制方斯奈克玛公司不惜将最大推力8.3吨的M88-1放弃,改成了推力只有7.5吨的M88-2,为的就是要达到8.5-9级别的推重比。

戴高乐级航母通过制约阵风舰载机很大程度上决定了其M88发动机的面貌

斯奈克玛公司主要采取了减小尺寸、减重、增推三个方面的措施来增加推重比,下面逐一浅析:

一,先看减小尺寸,这一方面又可以分为减小直径和缩短长度两点。

1.为减小直径,M88采用了较小的涵道比。在M88出现之前,法国研制的大部分航发都是单转子发动机,单转子虽然有结构简单,性能可靠的优点,但由于只有一根传动轴,一个转速,低压转子和高压转子要互相牵就,这就使尺寸较大的风扇在直径上受到了限制,涵道比难以做大,但小涵道比发动机却有一个可贵的优点,那就是尺寸小。因此,M88虽然是双转子涡扇发动机,涵道比却仍然很低,相比M53实际上没有提高多少。但较小的涵道比却降低了发动机外涵的排气流量,涡扇发动机相对于涡喷发动机排气速度低和推进效率高的优点大打折扣,这就导致M88-2的燃油经济性居于劣势,其中间油耗高达0.898公斤/公斤力·小时, 跟涡喷13的0.96 公斤/公斤力·小时差不多。这也成了阵风战斗机出门经常要挂两个巨大副油箱的根本原因。

2.为了缩短长度,叶片级数偏少。M88发动机采用了3级风扇和6级高压压气机,比F404少了一级高压压气机,但得益于小涵道比带来的高转速,3级风扇的压比达到了4,总增压比也有24,其实并不低。在英法为“美洲虎”攻击机联合研制“阿杜尔”涡扇发动机的过程中,法国负责的就是压气机。但即使如此,F414发动机用3级风扇和7级高压压气机就做到了30的总压比,与之相比M88并不出色,至少不足以使M88达到超高的推重比。

阵风战斗机的M88发动机

二,再看增推。小尺寸的要求已经把涵道比和级数给牢牢限制住了,为了使推重比达标,只能在涡轮前温度上作文章了。最终M88的涡轮前温度从1427℃提高到了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粉末冶金涡轮盘这样的先进材料,但可能应用后的效果不理想,M88的生产型又改回了N18合金,这只能证明法国的材料与冶金水平在西方发达国家中比较平庸,结果就M88-2E1投入使用时的初始检修间隔只有150小时,验证后达到的指标也仅为500小时,跟以寿命短著称的RD33差不多。直到2001开始大规模生产时,M88-2E4的初始检修间隔也才达到800~1000小时,这显然拖了欧美航空发动机的后腿。

第三种是没有晶格缺陷的单晶材料

三是减重措施。既然制定了8.5-9这样的超高推重比目标,M88大规模的出现非金属复合材料就难以避免了,首先是外涵机匣采用了PMR-15树脂基复合材料,和钛合金外涵机匣相比,这种材料可减重23%~30%。因排气温度较高,为了增加可靠性,M88采用了与太行早期型号类似的引射喷管,但其喷口调节片却是用碳化硅基陶瓷材料制造的。

M88发动机的尾喷口

最终,通过对尺寸的严格控制,M88的长度仅3538毫米,远小于EJ200的4米,重量仅850公斤,可能算是最轻的中等推力涡扇发动机了,进口直径仅696毫米,在减小阻力的同时,也限制了进气流量,导致空气流量仅65公斤/秒,推力只有可怜的75千牛,不过M88-2的推重比高达9,追平了EJ200和F414,直逼F22的发动机F119。

得益于娇小的M88发动机,陈风战斗机的尺寸控制得很成功

后来的M88-3为了增推有所放宽,空气流量从M88-2的65公斤增加到72公斤,推力也提高到90千牛。但付出的却是改变发动机的外形尺寸的代价,如果一开始就设计较大的涵道比,如此的折腾完全可以避免。

总之,因法国底层设计水平的欠缺和沿袭较多参考机型,以致M88缺乏自己的技术特点,与同时期的英美同类发动机有着不小的差距,性能并不均衡。但归根结底的原因是,M88实际算不上法国完全独立研制的型号,而更像是研仿而来的成果,这从其缺乏可挖潜力与发展后劲有所表现,F414和EJ200各自的升级型号F414EDE与EJ230/270都达到120千牛推力级别,推重比也高达11左右,而法国M88却没有同样的野望。

M88缺乏可挖潜力

通过M88的研制历程可以发现,在各种高新航空科技日新月异的情况下,一味的追求紧凑并不可取,这只会禁锢型号的未来发展空间。此外,航空发动机除了型号项目的研制外,更需要完善坚实的基础研究来支撑,而这要靠各个行业,甚至几代人共同的艰苦努力才能实现,否则已经取得的成果最终也难免付诸东流。

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评论列表
  • 2021-10-04 09:11

    高卢鸡的发动机水平本来就比不过美帝和罗罗公司。能有这样子也是不容易了。

    小杨 回复:
    比不美国🇺🇸但也是一个不错发动机不过两国战机差半代做战能力
  • 2021-10-04 10:26

    先天哮喘,挺严重

  • 2021-10-04 08:39

    好像单发舰载机只有f35bc,f135真是神一般的存在

    用户10xxx69 回复: 西游
    [横脸笑]注意 我说的是海鹞 ,全球范围内只有英国和印度装备海鹞 ,最后一架海鹞2006年从皇家海军退役
    西游 回复:
    哦 你想表达什么?另外你确定全世界的鹞都退役了?!
  • 2021-10-04 11:33

    而且阵风好歹也算是四代半战机

  • 2021-10-04 12:45

    跟上不上航母没多大关系,说到底是法国没有独立研制发动机的能力,只能偷美国的技术修修改改。阵风是发动机拖累了飞机,台风则是机体不能发挥发动机的强悍性能,两者其实都有缺陷。

    用户13xxx18 回复:
    说到底就是二战过后英法殖民地解体后就没有那个需求了,就像台风升级计划英德两国就一直谈不拢扯皮
    火星农民工叔叔马丁 回复: 用户13xxx18
    外销是英国人的事情,德国人自己够用了,又不急着升级
  • 2021-10-04 11:46

    阵风战斗机虽然隐形不如美国🇺🇸五代机但是机动上也挺强的栽弹量多比如说在利比亚🇱🇾做战就以经突显出来

  • 2021-10-04 12:18

    单一来看没有一样先进但是整合在一起性能不差

  • 2021-10-04 11:45

    最简单点,台风是推力过剩,阵风是推力不足,

  • 2021-10-04 22:57

    阵风设计太帅了,曲线曲面的应用非常巧妙,侧卫,F22,台风,鹰狮…设计这门学问太精深

  • 2021-10-04 21:14

    m88只能用阵风上,太菜了!

  • 2021-10-04 08:04

    8吨推力太小了。。。。

  • 2021-10-04 23:05

    阵风估计是达索公司最后的辉煌了