振奮！我國研製出全球第一個帶加力小型渦噴發動機：實現超車

據最新資料報道，我國研製的國際上首台帶加力燃燒室的190千克級小型渦噴發動機已完成了性能摸底試驗、高原起動試驗和持久試車試驗，即將配合國內首款超音速靶機試飛。本文根據國內外公開信息，對此做一背景分析。隨著航空業的不斷發展，各類軍用、民用飛機對發動機推力的需求不斷提高，同時又對發動機重量「斤斤計較」。上世紀40年代二戰末期，德國最先在早期的JUMO-004E渦噴發動機上採用了加力燃燒室技術，該發動機用在世界上第一種參與了實戰的噴氣式戰鬥機ME-262上。由於該技術可在不大幅增加發動機重量的情況下滿足戰鬥機起動、爬升、應急機動等高推力需求，此後加力燃燒室被廣泛應用於噴氣式戰鬥機的動力裝置上。

隨著飛機為了突破聲障，對超音速性能要求越來越高，加力燃燒室設計技術也隨著航空發動機性能的提高而不斷發展。目前廣泛應用於各類發動機的是復燃加力型加力燃燒室。其位於發動機渦輪出口與尾噴管之間，利用燃燒室排氣中的剩餘氧氣量，向其中噴入燃油進行再燃燒，利用氣流在火焰穩定器後形成低速迴流區，迴流區內的高溫燃氣形成穩定的點火核，使燃油在加力燃燒室中穩定燃燒，如此可以在極短的時間內極大地提高燃氣溫度，增加發動機推力。對於採用加力燃燒室的渦噴發動機，加力比可達140%至150%；採用加力燃燒室的渦扇發動機，加力比可達160%至170%甚至更高。隨著現代戰鬥機超音速機動性能的進步並廣泛採用雷達及紅外隱身技術，如何檢驗研製裝備的空對空導彈，地對空導彈對於空中目標的打擊效果，需要具有能夠完全模擬戰鬥機空中機動性能的靶機。

由此可見，靶機在對空武器的研製、生產和檢驗過程中具有極其重要的作用。目前可查到的資料顯示，美方的大型超音速靶機主要由退役的F4「鬼怪」戰鬥機和 F-16「戰隼」該裝而成，將其改為QF-4無人靶機和QF-16無人靶機，其造價極其昂貴，即使正在研製的小型5GAT隱身無人靶機，也和美國的T-38超音速教練機、F-5超音速戰鬥機一般大小，採用兩台加力推力約為2x2噸的J-85軍用渦輪噴氣式發動機，價格也不會低於千萬美元。我國研製的超音速靶機是由殲七飛機改裝完成的「靶七型「靶機，最大馬赫數可達M2.05，造價至少也為千萬元人民幣以上。這些大型超音速靶機只能用於國家靶場定型試驗或大型軍事演習中，要在平時的演習中使用，由於價格的原因，幾乎是不可能的。

目前，中外各國還研製了一些小型超音速靶機，大多採用火箭或衝壓發動機為動力。例如美國的QM-163A「郊狼」（Coyote）超音速掠海飛行靶機實際上就是採用涵道式火箭/衝壓發動機的一種超音速反艦導彈，國產S-400型超音速無人靶機採用兩級固體火箭作為發射助推和和巡航動力，最大飛行速度為1.2倍音速。由於動力類型的原因，並不能逼真的模擬戰鬥機的超音速機動性。肯定有人會聯想，為什麼不用小型帶加力渦噴發動機開加力驅動小型靶機超過音速呢？據資料介紹，常規的小渦噴發動機加力發出的推力，還不足以抵禦超音速飛行時迎面氣流的阻力，比如一台60千克推力的小型渦噴發動機，距地面2000米以下超音速飛行時，其迎面氣流阻力為180千克，阻力是推力的三倍，由於燃燒室直徑太小，無法採用普通的火焰穩定方式，加力燃燒室根本不能在超音速的情況下穩定燃燒，必須解決高速氣流的吹襲問題。

在大型渦噴發動機上已成功解決的火焰穩定問題在小型渦噴發動機上變得複雜起來。當今美方和俄羅斯的渦輪噴氣發動機已經發展到很高的水平，但小型超音速渦噴發動機卻幾乎從未報道。實際上，據央視2013年報道，美科羅拉多大學正在研製一種10千克重的超音速渦噴發動機，可使45千克重的無人機做1.5倍音速的超音速飛行，效率是現有小型渦噴發動機引擎的2到4倍，但到目前為止沒有投入現役的跟蹤報道。

從國內外公開資料分析，我國研製的190千克級帶加力燃燒室的小型渦噴發動機已成功進行了整機驗證，加力燃燒室採用類似固體衝壓發動機上使用的旋流穩定器對火焰進行穩定，其最大加力推力為250至280千克 。如果配裝超音速靶機成功實現了1.5倍音速飛行，那將標誌著我國在先進加力燃燒室技術上取得了重大突破，不僅我軍可獲得一種平時訓練時用的起的超音速靶機，巡航導彈，反艦導彈，小型噴氣式無人機也可實現高亞音速飛行，超音速突防，有極大的使用價值。目前，190千克級帶加力燃燒室的小型渦噴發動機如何實現超音速飛行還有許多技術細節不得而知，但如果成功實現，標誌我國小型渦噴發動機的研製開始趕超世界先進水平。

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