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第2节

031215飞翔的动力-刘大响-第2节

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就是要从后面追,如果你跑到敌人前面去了,那人家就打你了。那怎么办?你赶快拐弯,拐个大弯,再绕到它屁股后面再打它。而这种发动机装了尾喷管之后,它不用这么拐大弯了,它直接翻个跟头就过来了。所以装了矢量喷管之后,飞机机动性大大地改善。第四代发动机,美国的F35战斗机,它是装单代的F119发动机,它可以实现垂直起落,实现短距起落,也可以正常起飞。这就是它的一个飞机的模型。2000年10月24日,这个GSF,现在叫F35,实现了首飞。2001年10月26日,美国空军司令宣布马丁公司的F35这个方案中标,竞争当中中标。它的订货量3000架,合同的总金额是2千亿美元。这是美国有史以来,最大的一笔合同。据说美国往海外卖,大概还要卖3千架,又是2千亿美元。所以这个搞成了,经济效益是非常巨大的。我们看看F35是怎么飞的?这是首飞的情况,是在2000年10月24号首飞的。另外由于有了矢量喷管,所以第四代发动机它可以有红外隐身技术,飞机能够满足隐身要求。这个刚才已经表演过了,我们看看美国的隐身飞机F117,F117投入战斗之后,它就使用二元矢量喷管。参加了几次局部战争,实际上只有一架被打落了,是在南斯拉夫被打落了,显示出强大的生存力。这个第四代发动机,由于它采用高推重比发动机,耗油率是加力状态的二分之一。因此它能够实现超声速巡航,就是不加力可以实现超声速。所以这样的话,它的航行和作战半径,就可以大大扩大。第四代它就可以实现加力燃烧,这个F22,我们可以看看,刚才我讲的都是战斗机,现在我给各位讲一讲民航发动机。这个涵道比发动机,就是1952年5月2日,英国研制的装第四代的“埃汶”涡轮喷气发动机的“彗星”号客机,这是世界上第一架喷气客机。它首先开辟了伦敦到南非的航线,宣告民航飞行喷气时代的来临。民航发动机的耗油率现在不断下降,大概下降60%左右,现在GE90已经下降到0。5以下,下降了60%,三分之二是发动机耗油率下降所做出的贡献,其他三分之一就是我们飞机的气动率得到了改进和阻力减少了。 

  那么民航飞机大家都坐过,是不是安全呢?大家都感到坐飞机不安全,因为一摔下来几百人就死了。实际上坐飞机是最安全的,民航发动机它的空中事故率要求十万分之一,不能超过这个。所以平均死亡率是每1亿公里只能死0。04个人,是汽车和轮船的几十分之一,航空已经成为最安全最快捷的交通工具。这主要得益于一系列的严格的考核试验,就是民航发动机交付使用之前要做大量的试验。我就不详细讲了,我只演示几个主要的事件给大家看:一个就是飞机在机场起飞的时候,大家看到有很多鸟。所以有些机场鸟多的话,就组织打鸟队。就是把鸟要赶走,否则这飞机一起飞,鸟撞进去了,这发动机就有危险。曾经在印度有一个秃鹫闯到发动机里去了,最后发动机停车,机毁人亡,死了200多人。所以发动机在出厂之前,在定子上必须要做抛鸟试验。它要把四个一公斤左右的中等大小的鸟,用这个炮把它打到发动机里面去。这个时候发动机不能够停车,更不能损坏。我们看看这个演示:你看出来了之后,这个鸟给烧了。民航发动机必须要做这个试验,这是四个鸟,每个鸟是一公斤。当然还有些打进20几个鸟的,那个鸟小一点,像麻雀一类,这是吞鸟试验。另外一个就是发动机叶片在工作的时候,由于种种原因,发动机叶片可能断了,断了之后,那怎么办呢?它要求这个发动机至少使这个机匣能把它包容起来,不能打出去,所以他们就有这个试验。像德国、英国就做过这个试验,我们可以看看,有一些故意让叶片断,完了看看会不会把发动机打坏。这个就用个爆炸螺栓,放在一个叶片上,把它爆炸,叶片把它打断。 

  你看发动机打的时候,你看叶片断了,但是发动机完好无损,说明它的包容性很好。否则你打出去把油箱打着了,飞机就着火了,所以这种试验是要做的。另外一个就是在天空飞行有时候碰到下冰雹怎么办?所以要模拟下冰雹的试验。给大家再看看:这个GE90装波音747用的发动机,百年不遇。每分钟一吨的冰雹打到发动机里面去,这个发动机要求不停车,不允许结构破坏,你必须要做到这一条。 

  上面我把这一百年的回顾,军机民机的发展我大致讲了一下。下面我为大家简单介绍一下21世纪我们发动机大概怎么发展。21世纪我认为航空动力将呈现加速发展的趋势,第一个就是我们目前所使用的涡轮风扇发动机,如果突破一些关键技术,仍然是有巨大的发展潜力。它仍然是21世纪上半叶主要的发动机,不管是军机也好民机也好,这里面有大量的试验。推重比有可能提高到15到20 或者是更高,这个将来还是占了我们的主流,我估计要使用到2050年以后吧。第二个涵道比可以超过10,目前是8。5左右。寿命要超过10万小时,生产成本要大大下降。 

  再一个美国推出一个通用核心机,这个核心机可以用在多用途战斗机上、全球攻击机上、无人战斗机上、或者超声速巡航导弹都可以用。这样的话就节省大量的费用,这是技术的进步。第二种就是我们有可能实现高超声速的飞行,这种飞行的动力装置,将来主要是涡喷、涡扇发动机,或者是涡扇加上冲压式发动机,再加上火箭发动机。这个组合动力,如果这种组合功力一旦能够实现,就是航空动力与航天动力相结合。将来就可以实现10倍音速的、或者跨大气层的往返。一旦研制成功,将来出现什么局面呢?就是我们从北京到纽约的飞行时间大概二、三小时就到纽约了。所以就要开创人类的一个崭新的纪元,这里我们看到涡喷、涡扇发动机大概是马赫数2。二十公里以下涡喷发动机可以飞到马赫数3。然后就打开亚燃冲压发动机,然后速度再高,打开超燃冲压发动机。最后如果要飞到外层空间去,60公里以上空气就很稀薄了,基本上没有多少空气了。这时候就必须用火箭,因为它没有空气了,你必须要有火箭。所以这样的话,我们人类有可能将来坐飞机上到太空。现在大概一个人要4000万美元,我们将来可能就很便宜了。实现这一种飞行,将来而且不仅有火箭,像美国航天飞机用火箭打上去,那个成本很高,将来我们实现正常的起飞,正常的着陆,但是可以实现超声速巡航。这就要我们动力,你必须要跨一步。 

  第三个是超微型发动机。将来我们的发动机也有很小的类型,飞机做出来像一个手掌那么大。甚至我们未来有纳米发动机,做出来之后,就有可能装这个发动机的飞行器也像蚊子那么大小。过去的《西游记》,孙猴子钻到铁扇公主的肚皮里面去了。将来有可能我们用那种小飞机从你的鼻子里飞下去,完了到你身体去巡视一周,检查你有什么毛病。这是将来技术的发展,21世纪我相信这一点可以实现。 

  再一个就是新能源。我们地球上的石油资源总是要用完的,现在人类又开始在探索,如果用完了怎么办?另外还有一个环境污染问题,现在大家正在探索无辐射无污染的能源。 

  这个是太阳能飞机,俄罗斯已经试飞了。主要是由氢、液态天然气、太阳能做燃料的。我的结束语:纵观航空发展的历史,可以毫不夸张地说,发动机在飞机的发展中起着关键性的作用。发动机是飞机的心脏,是推动飞机快速发展的原动力。过去一百年航空动力技术已经取得了巨大的成就,极大推动了航空技术的发展,并推动了人类文明的进步。未来的一百多年,随着新的理论、方法持续发展和应用,21世纪的航空动力技术必将加速发展,取得更加辉煌的成就。希望在未来的一百年中,中国能够对世界的航空动力技术的发展做出更大的贡献。我也希望在座的朋友们,能够在这方面有新的发明创造,谢谢各位!(来源:cctv…10《百家讲坛》栏目) 

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