第六代战斗机配套的变循环发动机
在去年年底，北京航空航天大学表彰了能源与动力工程学院航空发动机综合热管理创新团队。在表彰资料里公开了团队的一些研究成果。这些研究成果涉及第六代战斗机配套发动机的热管理设计方案。这些研究成果和具体的发动机型号可能无关，所以并不涉及机密内容。不过这一研究成果的介绍资料透露出相当丰富的信息，对我们了解我国第六代战机配套发动机的技术水平非常有参考价值。
2400K-CCA方案相对于美弟F119发动机性能有大幅提升
从资料上来看，2400K-CCA方案中发动机的研制目标是2400K。这个就是发动机的涡轮前进气温度。我们知道当前典型的推重比10一级的发动机，比如美弟F22战斗机配套的F119发动机，其涡轮前进气温度是1977K，也有资料称1973K。研究成果中发动机涡轮前进气温度如此之高，显然2400K-CCA方案研究的是第六代战斗机的配套动力。美弟目前为第六代战斗机研制的发动机主要有GE公司的XA100和普惠公司的XA101变循环发动机，两者的涡轮前进气温度都是2400K这个量级的。
GE XA100变循环发动机
2400K-CCA方案的作战半径是2600公里，提高了30%。换句话说，未来我国六代机仅凭内油就可以直飞关岛附近作战，这个也能达到六代机的普遍标准。美弟对于变循环发动机的技术要求就是能大幅节省燃料，让六代机的作战半径可以提高30%。不过有意思的是，我们的作战半径提高30%后达到2600公里，那就意味着原来歼20的作战半径可能是2000公里！比F22的几百公里作战半径强大多了。虽然在很多资料上，F22的作战半径是1500公里，但这一数字是非常不可信的，实际的数字可能在700-900公里之间。就算是1500公里，也比歼20的作战半径差远了。
2400K-CCA方案是以F119发动机为参考对象的
2400K-CCA方案相对于F119发动机的推力大了17.97%，耗油率降低了15.2%。我们知道F119发动机加力推力是155.7KN，大17.97%那就是183.68KN。这个推力还没有普惠F135的191.3KN的加力推力推力大。而2400K的涡轮前进气温度又比F135的涡轮前进气温度在2083K左右高很多。很显然2400K-CCA方案所参照的核心机流量非常小，明显小于F119核心机24.8公斤的流量。而我们真正的六代机发动机不可能使用如此之小的核心机。我们六代机用的核心机至少是35公斤流量起步的。如果使用35公斤流量的核心机，做出来的变循环发动机加力推力至少要到25吨左右。
CDFS双外涵变循环发动机压缩系统的基本结构
2400K-CCA方案超音速巡航状态的推力是103.9KN，对应F119的推力是62.5千牛。也就是说2400K-CCA方案的的超巡状态推力要大很多，这对于提高超音速巡航能力非常重要。根据流体力学原理，发动机推力和速度平方成正比。也就是推力提高一倍，速度只能提高四分之一。当然速度不光要看发动机推力，还要看气动设计。2400K-CCA方案可以让配套战机的超音速巡航速度从F22战斗机的1.5马赫提高到2马赫。有人可能会说这是不是写错了，F119的超巡推力怎么才62.5KN，F119的军用推力不是105KN吗？
歼20在使用WS10B发动机时就有超音速巡航能力
要知道发动机的推力不是个固定不变的数字，在不同的飞行高度和速度下发动机推力是会变化的。飞行高度越高发动机推力下降越多。很多人只会看军用推力是多少，加力推力是多少，以为在所有的时候，推力都是那两个数字，这样理解显然是错误的。
某涡扇发动机在不同高度和速度下的推力曲线
上图是某涡扇发动机在不同高度和速度下的推力曲线，有助于大家对发动机的推力有个正确的理解。随着飞行高度的提高，发动机推力会逐渐下降。涵道比越小，推力下降越少。飞行速度越快，发动机推力越大。而我们通常所说军用推力和最大加力推力其实都是台架试验的数据，就是海平面推力。但是飞机在低空飞行，稠密的大气会对飞机产生比较大的动压。所以到现在还没有那个战斗机能在超低空飞1500公里每小时以上的速度。所以军用推力和加力推力在低空往往发挥不出来，但是飞行高度高到一定程度，军用推力和加力推力的标称数字又实现不了啦。
普惠公司的F135发动机
也就是说军用推力和加力推力的那两个数字，其实际意义其实没有大家想象的那么大。比如F135发动机，它的军用推力和加力推力的标称数值都比WS15大，但是F135的涵道比要比WS15大很多。所以实际上在中空和高空，F135的军用推力和加力推力很可能还没有WS15的军用推力和加力推力大。所以当某些人吹嘘美弟发动机推力能达到22吨，能达到24吨，比我们领先三十年、四十年的时候。大家就应该知道这当中往往有很大水分，况且这些数字可能还没有真正实现，可能只是在研制的过程中而已。美弟非常善于使用这种宣传手段，常常把计划中的，或者预研中的一些性能指标拿出来宣传。和你现役的装备比性能，你当然会输的，但那终究只是一种宣传手段而已。
关于北航热管理团队的科研成果，我们就先说到这里。虽然这些成果并不是我国六代机配套发动机实际型号的研制成果，但是仍然体现出了我国发动机科研的技术水平。相信我国未来六代机发动机的研制工作正在顺利进行当中。无论是在35公斤流量核心机基础上研制，还是直接上马推比15一级的发动机。相信我国六代机的发动机会完成对美弟发动机的超越。为什么我们这么有信心，就在于我们手中已经有了足够强大的技术积累。下一篇我们就来聊一聊这2400K的涡轮前进气温度是如何实现的。
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