浅析变循环发动机的几种模式

上期写了个《浅析自适应循环发动机 》，提到美国六代机将裝上AX—100三模式 自适应循环发动机，但有部分不认同：

三种模式的变循环发动机美国人应该还没研发出来，不能因为用了三涵道就是三种模式，真研发出来，其结构复杂性及重量都会超标，严重影响推重比。之前的SR-71用的J58是涡喷+冲压变循环，这次研发的应该是涡扇+涡喷变循环。美国人研发涡扇+涡喷变循环发动机之前的思路是改变涡轮叶片的角度以调节内外涵道的功率分布，后来发现难度太大，才有了现在的三涵道。

那么变循环发动机有几种模了呢？我们在《浅析自适应循环发动机 》中解释过涡轮喷气发动机、涡扇发动机、冲压发动机，另外还有火箭发动机、脉冲发动机等，任何两种以上发动机的组合在一起，并能将它们的工作模式任意切换，那么它就组成了一款新式自适应循环发动机，也就是说循环发动机的中的循环指的就是工作模式的切换，自适应就是模式切换的成熟度。

目前投入使用自适应循环发动机有四种：一.以J58为代表是涡轮喷气+冲压变循环，二.以F120为代表的涡扇+冲压变循环，三.以AX—100为代表的涡喷+涡扇+冲压的三模式变循环。四.在这三种以后，个人更在乎的是冲压发动机+火箭发动机的自适应循环发动机，这才是空天飞机必备的。

一.以J58为代表是涡轮喷气+冲压变循环：

1957年12月24月，SR-71“黑鸟”远程战略侦察机使用的“普惠J58”涡轮冲压发动机首次地面试验运行。基本规格：长5.44米（在最高温度时会延长15厘米），直径1.45米，干重2700公斤。推力要求：中间推力25,000磅（110千牛）；加力推力34,000磅（150千牛）。普惠J58保证了黑鸟以速度3.2马赫，高度3万。

从某种意义上讲：SR-71“黑鸟”并不怎么成功，尽管它是钛合金打造，但这款战机它“漏油”，它有很多缝隙，只有等热膨胀到位后才不漏。反观后来米格25，采用的是R—15涡轮喷气气发动机，也能达到双3的效果。

二.以F120为代表的涡扇+冲压变循环：

上面是一张在涡轮喷气发动机与涡轮风扇发动机工作切换模式图，就是通过阀门的开关将气流导向不同的涵道，从而完成在这两种模式的切换。

F120是研发的第三代变循环发动机，它还是世界首款经飞行验证的涡喷+涡扇变循环发动机，并曾作为美国空军F22的备选动力，但因为技术不成熟放弃。后来美国又在F120基础上发展出F136，在F119基础上发展出F135，这两款发动机都是变循环发动机，所以F35才以一款单发发动机达到32.5吨的起飞重量。据说我们的涡扇10C也采用了这种技术。

三.以AX—100为代表的涡喷+涡扇+冲压的三模式变循环：

变循环发动机目前主要研究方向是改变涵道比。变循环发动机在常态下是一台低涵道涡扇发动机或带有外涵道的涡喷发动机。当速度提升时，涡扇的前风扇会停止工作并调整到阻力最低的状态，例如关闭外涵道，这时就会成为一台涡喷发动机。当速度进一步提升时，涡喷发动机会关闭进气道，并开启外涵道在外涵道末端点火，这时就成为了冲压发动机，据说AX—100为了适应三模式，干脆给F136再加一个涵道，通过开关将气流导向加力燃烧室。

AX—100是在F136基础上改进而来，美国通用的这种变循环发动机可以使飞机的滞空时间提高50%，航程增加35%，油耗减少25%，推力增加10%，散热效率增加60%。从而保证六代机的动力。

四.冲压发动机+火箭发动机的自适应循环发动机：

据美国《航空学人》网站当地时间10月27日报道，当地时间2019年10月27日凌晨3点51分，美国空军的X-37B轨道测试飞行器五号机在打破了X-37B升空718天（四号机）的记录后，升空780天后成功返回地球，在美国肯尼迪航天中心的航天飞机降落设施中成功降落。加上此次X-37B五号机的780天升空时间，美国空军的X-37B计划在轨的总天数已经达到2865天了。尚不知道X37b采用何种动力，但是X37b的发动机如果是火箭发动机+冲压发动机双模，应该就可通空天自由往返。

星空2号火箭是由中国航天科技集团公司空气动力技术研究院研制的高超音速飞行器系统，它是高超音速飞行体+冲压发动机的组合，外界一直说星空2号是乘波体高超音速导弹，个人认为心如果乘波体扩大化+火箭发动机与冲压发动机组合的自适化，那么这就是一款经济的空天往返器。我国在氢燃料冲压发动机爆轰技术已取得进展，这与氢氧发动机的“氢”开始同源了。

一家之言。