汉唐归来
惟有中华

 瀚海狼山:第7代航空发动机实现100吨级推力的基本原理是什么?|2026-06-12

100吨级以上的单发推力,目前只有火箭发动机可以实现,而且大部分液态火箭发动机可以轻易的实现。因为人类历史上研发的大型液态火箭发动机,单台最大推力的已经有500吨上下,固体火箭发动机同样可以实现单台500吨级推力;而即使中小型液态火箭发动机,都可以实现120吨到180吨的单台推力,可见确实是轻轻松松的达标甚至是超标。但是到目前为止,人类研发制造的最大推力的航空发动机,极限海平面极限推力,仅仅刚刚摸到60吨级的门槛,这还仅仅是在低海拔台架试验状态下测得的数据,如果真正的装机后飞到万米高空,实际上的最大推力都很难超过40吨级。由此可见目前人类的航空与航天发动机的极限推力,基本上正好相差一个数量级。那么第7代航发,是如何突破这个极限的?

图片

原理很简单,到目前所有的喷气类发动机,都必须遵循牛顿定律,也就是总冲量等于MV,而获得的反推力,等于喷射出去的物质的MV。要实现更大的瞬间与持续推力,那么要么向后喷射出去的物质,在单位时间内的总质量越大;要么喷射秒速更高;最好是两者兼而有之。GE90类大直径航发,曾经创造过的接近60吨的台架推力,本质上就是靠主风扇的大直径与大涵道比,在瞬间吸入并加速更大的空气流量并向后喷射,而这种喷流的主体其实是亚音速的;但是此类航发的涵道直径很大,已经接近3.5米。如果想把60吨级的最大推力升级到100吨级,那么只需把此类航发的涵道与风扇的直径,直接扩大的到5米级,基本就可以一次性达标。不过这么做有3大新麻烦产生:第一就是整个发动机的直径过大,

图片

除非400吨级以上的巨型飞机,否则实在不好安装;第二是,航发的口径越大,在能获得更多的空气流量增推的同时,飞行中迎风面的实际风阻也大,推力与风阻两者相互抵消,除了徒增油耗之外,并没有更大的好处。5米级的涵道,就需要2.3米甚至是2.4米的超长超宽风扇叶片。而叶片越长,材料的脆弱度陡增;在巨大的离心力下,叶片直接在高速旋转下突然崩溃,而导致发动机本身瞬间爆炸的概率就大大增加。因此到目前为止,全球都对研发3.5米以上直径的超大


航发
没有兴趣,一定程度上也没有必要!还有一个更大的短板,就是所有大直径的涡扇,就意味着天然放弃了超音速飞行能力。典型的案例就是F35上安装的F120发动机,通过大涵道比实现了19吨以上的大推力,但是却彻底失去了1.5马赫,

图片


以上的超音速性能。那么火箭发动机为何可以轻易的推力超100吨级,而且还可以随意超音速呢?本质上还是在于MV两个指标都很惊人:比如一枚起飞重量800吨级的液发中档火箭,安装7台发动机,单台发动机对应的液态燃料与液态氧化剂,大约是50到80吨,而液态火箭的喷流,基本都在3000米每秒以上,而单台液态火箭发动机最多只需要10到15分钟,就可以把50到80吨的化学燃烧反应体,全部以3000米每秒或者更高的速度全部喷射出去,因此不但推力巨大,而且总比冲也大。更何况几乎所有火箭发动机,都不需要从外界的空气中吸收氧气或者其他工作气体,只需要快速突破稠密大气,也就基本不存在发动机迎风阻力的问题。而与之对比,80吨燃料对普通的航空发动机来说,大约需要,

图片

十几个小时才能完成燃烧喷射。亚音速喷射速度只有不到1倍音速,即使启动后燃器,那么加力后航发的喷射速度,也只有2000到2500米每秒,距离液态火箭的3000米每秒的喷流,仍然有三分之一的差距。还有一个问题,就是航发都需要吸气燃烧,即使在海平面,参与燃烧的氧气也只有21%的含量,而到了2万米高空,参与燃烧的氧含量,还不到4%,这与液态火箭直接拿纯氧燃烧,效果差别更大。可见航发要实现100吨的推力,途径无非就是增氧燃烧与再加大喷流速度两个原理性的途径;具体实现细节,不能再说了!

赞(0)
请您分享转发:汉风1918-汉唐归来-惟有中华 »  瀚海狼山:第7代航空发动机实现100吨级推力的基本原理是什么?|2026-06-12
分享到