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整机丨俄罗斯顶尖航发NK-32,为何至今领先世界?是什么技术难以超越

1年前浏览1033

说起大推力涡扇航空发动机,很多人都会想到F-35战机上装备的那台F135涡扇发动机,在实验室测试时,其推力可达20.8吨,但放眼世界,F135发动机的推力并不是最大的,目前世界上推力最大的航空发动机是图-160轰炸机上装备的NK-32发动机,它的推力可达25吨,图-160轰炸机也凭借4台NK-32发动机,在自身载重较大的情况下实现了超过2马赫的飞行速度,高达1.4万公里的航程,至今依然领先世界。

那为什么说NK-32发动机至今依然领先呢?这就要从NK-32的发动机结构说起。战机想要具备超音速飞行的能力,除了依靠自身合理的气动布局外,发动机推力也要足够大,比如F-22的F119发动机,推力达到15.5吨,涵道比只有0.3,所以最大飞行速度能够达到2马赫以上,但实际情况需要考虑到油耗问题,加大涵道比才能减少油耗,而涵道比增大意味着速度变慢,所以鱼与熊掌不可兼得,而NK-32发动机的三转子结构克服了这个难点。
什么是三转子结构呢?早期的涡喷发动机普遍采用单转子结构,涡轮风扇和压气机连接在一根轴上,虽然结构简单,但油耗很大,而且涡轮风扇和压气机叶片所需转速不一样,单转子结构做不到不同转速,所以早期的单转子结构有空中停车的风险,为了省油以及提升安全性,两根轴的双转子结构诞生,推力更大、效率更高、油耗和故障率也随之降低。
但空气运行在发动机涵道中不同部分的压力是不同的,因此为了进一步提高发动机效率,将发动机涵道拆分成低压、中压、高压三个部分,三转子结构就此诞生,使得发动机各部件分别工作在理想转速下,推力得到进一步提升,而且更省油。这就是四台NK-32发动机能将图-160轰炸机推动至2马赫以上,并且航程能达到上万公里的原因。

虽然其他国家也有使用三转子结构的发动机,不过都是在民用领域。那军用领域为什么没有呢?主要与材料有关,三转子发动机需要依赖钛合金材料,而早在苏联时期,其钛材料加工就已达到世界顶尖水平,因此NK-32发动机的风扇叶片大量使用钛合金材料,使其重量更轻、耐高温性强,而其他国家因为钛资源不多,也没有高端的钛合金加工技术,所以不敢轻易使用复杂的三转子结构,这也使得NK-32发动机至今领先世界。


来源:两机动力先行
航空材料
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首次发布时间:2023-07-12
最近编辑:1年前
两机动力先行
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