渦槳發(fā)動機(jī)短板限制無人機(jī)性能
在中國航空航天科技不斷取得令人矚目成績的今天,我們依然需要看到我們的不足之處。對于各種飛機(jī)來說,困擾國人多年的是航發(fā)問題,總是難以研制出高性能的發(fā)動機(jī)是我們的一塊心病。飛機(jī)的速度,起飛以及機(jī)動都對飛機(jī)發(fā)動機(jī)有著比較高的技術(shù)要求,因此把發(fā)動機(jī)稱謂飛機(jī)的心臟是絕對正確的。雖然我國在發(fā)動機(jī)技術(shù)上暫時還趕不上西方國家,還沒有取得同樣令人振奮的成就,但也在逐漸看到隧道的盡頭,勝利就在眼前。和我國目前層出不窮的各種飛機(jī)比起來,本來應(yīng)該先行一步的發(fā)動機(jī)遜色許多。飛機(jī)發(fā)動機(jī)一般分為渦扇發(fā)動機(jī)、渦軸發(fā)動機(jī)以及渦槳發(fā)動機(jī),我們一般經(jīng)常聽到的就是渦扇發(fā)動機(jī)。比如殲-20戰(zhàn)機(jī)所使用的渦扇-10,運(yùn)-20大型運(yùn)輸機(jī)使用的渦扇-20。
而之所以大家對渦扇發(fā)動機(jī)比較熟悉是和國家側(cè)重點(diǎn)不同有很大關(guān)系的。戰(zhàn)斗機(jī)是國之重器,沒有戰(zhàn)斗機(jī)就沒有制空權(quán),所以戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)的研發(fā)自然優(yōu)先,戰(zhàn)斗機(jī)使用的就是渦扇發(fā)動機(jī)。直升機(jī)使用的是渦軸發(fā)動機(jī),近些年隨著國家對各種武裝直升機(jī)研制的傾斜,渦軸發(fā)動機(jī)也取得了一些突破。與渦扇發(fā)動機(jī)和渦軸發(fā)動機(jī)比起來,渦槳發(fā)動機(jī)是我國目前航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域最空白的一個項(xiàng)目,簡直就是中國航空航天的重災(zāi)區(qū)。渦槳飛機(jī)也就是螺旋槳飛機(jī),而螺旋槳可由渦槳發(fā)動機(jī)或者活塞式發(fā)動機(jī)驅(qū)動,渦槳比活塞式的重量輕、功率大、升限高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),所以許多大型運(yùn)輸機(jī)都采用渦槳,像美國C-130大力神運(yùn)輸機(jī)。活塞式通常只用于小功率場合,比較常見的就是民用的救援,救災(zāi)飛機(jī),偏小型化。和噴氣式飛機(jī)比起來,雖然渦槳飛機(jī)速度慢,噪聲大,但是省油、起飛著陸距離短,在不少場合具有獨(dú)特的優(yōu)越性。比較具有代表性的就是美國C-130運(yùn)輸機(jī),由于是渦槳發(fā)動機(jī)所以飛起要求特別低,甚至沙地土地都可以,只要距離不是特別短,起飛都不是太大的問題。在一些條件不太好的戰(zhàn)場,這種以渦槳驅(qū)動的飛機(jī)解決了很大的問題。
(渦槳發(fā)動機(jī)工作原理)
渦槳飛機(jī)渦槳的使用很靈活,除了我們常見的機(jī)翼上安裝的雙發(fā)、四發(fā)(C-130運(yùn)輸機(jī)四發(fā)),還有機(jī)頭安裝的單發(fā)(小型私人飛機(jī)比較常見)。螺旋槳不僅有常見的拉進(jìn),還有槳葉在后的推進(jìn)。如果你認(rèn)為渦槳發(fā)動是老舊的東西,那你就錯了。隨著現(xiàn)代無人機(jī)的興起,渦槳具有了新的重要性和用處(渦槳可以用到無人機(jī)上)。一般小型無人機(jī)可以用活塞式甚至電池驅(qū)動(這種電池驅(qū)動的無人機(jī)還是比較常見的)?;钊缴踔岭姵仳?qū)動畢竟動力有限,較大的無人機(jī)大多都采用的是渦槳,最典型的就是美國的“捕食者”系列無人機(jī)。有人說噴氣式速度更快,噴氣式的推力更大,確實(shí)。但噴氣式同樣比較費(fèi)油,而一架無人機(jī)又可以攜帶多少燃油呢,燃油不夠也就意味著航程短,執(zhí)行任務(wù)時間短,并且不適宜低速飛行。所以,特別追求長航時和大航程的察打一體無人機(jī)還是以渦槳驅(qū)動為主。
對于我國來說,由于缺乏合適的中小功率渦槳發(fā)動機(jī),所以只能被迫使用功率小、性能受限的活塞式發(fā)動機(jī),嚴(yán)重限制了性能,比如我國“彩虹5”察打一體無人機(jī)。與同類型的美國“捕食者”無人機(jī)比起來,我國“彩虹5”在使用渦輪增壓的活塞式發(fā)動機(jī)情況下,功率只有美國“捕食者”的加萊特TPE331渦槳(美國著名的霍尼韋爾航空航天集團(tuán)產(chǎn)品)的一半。同時,在兩種無人機(jī)翼展相似的情況下,“彩虹5”無人機(jī)的有效載荷與“捕食者”比,降低了百分之六十。彩虹5無人機(jī)升限也從15000米降低到9000米,不僅限制了對地視界和增加巡航阻力,也限制了高原起飛性能。這樣比下來,兩種幾乎差不多的無人機(jī)就因?yàn)橐粋€發(fā)動機(jī)的不同,在性能上差的不是一點(diǎn)點(diǎn)。真的是我們沒有優(yōu)秀的無人機(jī)嗎?不,只是我們沒有高性能的發(fā)動機(jī)。