变循环发动机的实验推力可能超过20吨了
变循环发动机的实验推力可能超过20吨了1980年代，第三代战机快速兴起成为主流，是与涡扇发动机开始大规模替代涡喷发动机的趋势是一致的。涡扇发动机的比较优势是中低空推力更大，而且相对更加省油。之所以如此，就在于涡扇发动机都是有外涵道的。而涡喷发动机就是一个单筒，根本谈不上什么外涵道。如果说得简单一点，那么涡扇就是一个大筒在里面再套个小筒；两个筒同时进气，最终也一起喷气，产生反推力。不过进入两个筒的空气经历的过程并不相同。外涵道也就是外筒的空气流并不经过燃烧室，因此温度和压力增加不多。而内涵道的空气必须经过压缩、助燃和做功的过程。作为推动前风扇和前多级压气机的动力来源。内筒最终喷气的温度高、压力也大，但是气流量比较小。外涵道虽然喷气的压力和温度都更低，但是气流量大。因此增加外涵道的气流量比例，是增加涡扇发动机总推力最有效的办法。大部分大直径涡扇发动机就是通过扩大外涵道直径和气流量来获得更大的推力。不过外涵道比例过大，那么发动机本身的迎风阻力就越大，最终形成很强的风车效应。在亚音速下问题不大，但是想超音速却很难。这就是大部分传统的大涡扇发动机不能安装在类似协和客机这类2倍音速的飞机上当发动机；或者说F35的F135发动机名义推力很大，接近20吨级，但整体飞超音速却困难重重的根本原因所在。传统的涡扇发动机还有一个问题，这就是其涵道比，也就是内筒和外筒通过气流的比例是先天固定的。这样会导致高速飞行时进气效率高的外涵道不但不太起作用，反倒在风车效应下成为“阻力物”。真正的有效气流，仍然通过内涵道进入燃烧室。这样一来，就算是燃烧室不断地提高涡轮前的进气温度；从过去的最高1750K提高的1950K，甚至是2000K；也就是不断提高材料水平和涡轮前后的压力差，但是由于气流总量提高有限，如果在不开后加力的情况下，这种达到全球第四代水平的涡扇发动机，其非加力推力仍然不算特别突出。比如典型的如F22A上安装的F119发动机。其早期型号的加力推力只有13.6吨左右；实际装机版增推到15.6吨；而据说升级版最大推力可接近18吨级。这个最大推力仍然是油门推到底下的加力推力。但就算是到了18吨的加力推力极限。其中间推力，也就是不开加力时的军用推力。仍然很难超过11吨级！虽然F22A可以靠这个11吨的中间推力，双发推力合并是22吨的水平，实现所谓的超音速巡航，但实际超巡时间也就是十几分钟，而不是过去长期吹嘘的半个小时以上。不开加力可以超巡的好处实在是太大了。可以让作战半径成倍提高。而且无论主动接敌占位还是开火后快速脱离，总会占据绝对的先手。因此接近2倍音速的超巡能力。都是5.5代和以后的战机最主要的追求指标，但是这个追求即使是像F119这种第四代先进涡扇发动机也满足不了。就在于其不开加力的中间推力已经很难提高。只有一个办法可以解决，这就是采取自然变循环发动机。早在F120这种变循环发动机刚刚装机试飞时，就在加力推力最大不过14吨的情况下，可以实现12吨级的中间推力！其比例轻松超过80%，相当惊人。而一般的涡扇发动机，其非加力推力达到极限推力的65%都难。这就在于变循环发动机的涵道比是先天可调的。在高空高速超巡航的要求下，可以把整个外涵道的气流全部调整到内筒以内，和内筒气流一起进入燃烧室。这样不用极大提高涡轮前温度，也不用开油老虎式的后燃器，就可以实现惊人的推力指标。变循环的F120发动机，早在1990年代末，就在YF23上创造了1.8马赫的加力巡航飞行能力，不过最终却莫名其妙地落标。后来不死心，又一次参与了F35配套发动机的竞标，但是又输给了F135。这两场连续的败落，让整个西方航发在变循环发动机上30年无所作为。居然至今找不到装机对象，而期间起码浪费了25年以上的宝贵时光。就像龟兔赛跑，有中间打盹的，就有一直在稳步追赶的。而某新型变循环发动机已经即将进入高空台阶段，全加力推力已超过了20吨级，终极推力被认为可以超过25吨。完全可赶上未来几年的重要节点！这是飞机发明后，超级大国在航空技术上，第一次不再领先全球！
18吨级推力变循环发动机
18吨级推力变循环发动机选择困难，不少人都有这个问题。而当今在最尖端的装备发展领域，居然也有很多选择性的困难。也就是过去各种条件都不具备、不完善；对新装备的研发一步一个坎，可谓困难重重。突然之间，就不止一种方案都变得成熟可用，出现了如何决策选取的现象。比如在舰载航空兵的建设上，蒸汽弹射方案与电磁弹射方案在几乎同一时间完成了突破。本来已经定好了要用蒸汽弹射版本，甚至船体本身都已经开工了一年多，很多模块都已经焊接了七七八八。不过谁都知道电磁弹射与电磁拦阻肯定是未来的技术发展大方向。而且蒸汽弹射也是第一次突破。对超级大国可算是成熟的系统，而对自身仍然是第一次吃螃蟹。于是如何选择就是一个层级极高的事情了。最终决定先在陆地上建造面对面的；直接对比设施，而且提前生产了好几架30吨级以上的重型舰载机的弹射版。先来个同步弹射100次对比优劣。结果还没弹射到70次，后面的几十次干脆就不用看了。事实证明电磁弹射与电磁拦阻的优势是完全无法挑战的。实际上最终电磁弹射了X万次，把所有能拿来做弹射试验的所有有人机与无人机都电磁弹射了N遍；直接把多架重型实验型舰载机都弹到了设计寿命，都没有出现哪怕一次明显的故障。这才有了18舰的最终建成下水。而现在在过去最让人挠头的主力大推力发动机方面，居然也出现了选择困难的“幸福式烦恼”。这就是当作为J20系列原本定位为御用发动机的WS15最终可以批量装机时，明显为6代机配套的第5代先进变循环发动机也已经首批型号成熟，同样可以装机试飞了。甚至专门为第7代战机准备的爆震发动机也已经完成了核心机的2次点火测试。WS15本质上是与F119发动机同级别的第4代先进大涡扇。其推重比基本是10到11的级别，最大潜力也只能挖掘到12左右。也就是初期批量装机推力16吨上下，极限发展推力在18吨级。而为6代机准备的自然变循环发动机起步推重比就在12以上，最终有发展到15的惊人潜力。现在已经成熟的版本，就可以达到18吨级的正常推力。这恰恰是WS15下一步需要克服重重困难才可能实现的最大上限。况且自然变循环发动机更节油更适合高空高速。J20本身就是按照高空高速、高举高打的目标设计的双发重型隐身战斗机。安装早期版本发动机的情况下，已经可以飞出2.8马赫的极限速度。用飞行员的原话说：一旦进入超音速状态，就是J20的天下。如果安装上18吨级推力的变循环发动机，全程保持在2万米与2.2马赫以上的超巡状态，不用说什么F22A与F35，就是绝大多数空空导弹都只能对其高山仰止。作战半径也会首次扩大到2500千米以上。由此极有可能在首批次300架下线以后，再装备300架5.5代标准的J20新批次。在6代机批量服役之前的15到20年，成为绝对不可挑战的空战霸主！
