F-35发动机比F-22先进,那为什么F-35不能超音速巡航

Question

如题所述

Answer 1

都答错了！F-35不能超音速巡航，但是它却是一款能做超音速飞行的战斗机！说它肥，不能超巡，那么为什么它有能做超音速飞行呢？事实上不能超音速巡航是因为它的发动机不适合做超音速巡航！原因是它的发动机F135是在F-22的发动机F119的基础上为了获得更大的推力而放大了发动机的涵道比！由F119发动机0.25的涵道比放大到了和三代机发动机相当的0.57，这就意味着吸进发动机的空气有57%是从外涵道走了，而只有43%的空气进入内涵道经过压缩燃烧后形成高温燃气，最后，外涵道的低压、低速、低温气流在加力燃烧室与内涵道的高温、高压、高速气流混合后从喷口喷出，形成发动机的推力。在加力燃烧室混合以后的空气因为受到高达57%的低温、低压、低速气流的稀释，导致混合燃气的温度和压力急剧降低，从喷口喷出的混合气流的速度大大降低，从而导致发动机的喷气速度下降，发动机的推力F=M×V，其中F是发动机推力，M是发动机的工质，也就是喷出的空气的质量，V是喷气气流的有效速度，该速度V=（发动机的实际喷气速度-飞机的飞行速度），因为这两个速度方向相反。可见，发动机的涵道比越大，混合气流的速度越低，随着飞机飞行速度的提高，有效喷气速度V就越低，发动机的推力就会越小。所以，装载了高涵道比的涡扇发动机的战斗机，要实现超音速飞行就必须将混合燃气第二次喷油燃烧升温、升压提速，以获得超音速飞行时足够的推力，这就是需要打开加力燃烧室，而打开加力燃烧室以后，发动机的耗油量将从每提供1公斤推力，每小时耗油0.5公斤猛增到2.2公斤！也就是增加了4倍！对于一架油箱内燃油只有区区5到6吨的单发战斗机来说，10分钟就会烧光飞机的燃油！而超音速巡航要求在1.5马赫的速度下至少能飞30分钟，这就不允许飞机打开加力来飞超音速，这个时候，发动机提供1公斤推力，耗油量也就是0.5到0.8公斤左右，可以做长时间的超音速飞行，这就是所谓超音速巡航了。可见，要做超音速巡航，发动机吸入的大部分空气必须进入内涵道喷油燃烧形成高温高压燃气，以获得很高的喷气速度，所以，能够满足超音速巡航的发动机涵道比必须在0.3以下，或者70%的空气必须进入内涵道燃烧加热蓄能。比如F119的涵道比0.25，有75%的空气经过燃烧提速，所以不需要开加力就能提供超音速飞行的足够推力，实现超音速巡航，而F135则不行。

Answer 2

主要和发动机设计有关

 

F35为了满足垂直起降的要求，使用了大涵道比的发动机，而F22的是小涵道比的

 

涡轮扇发动机的涵道比(Bypass ratio)是单位时间内不经过燃烧室的空气质量,与通过燃烧室的空气质量的比例。涵道比为零的涡扇发动机即是涡轮喷气发动机,

 

现代多数民用飞机发动机的涵道比通常都在5以上。涵道比高的涡轮扇发动机耗油较少,但推力却与涡轮喷气发动机相当,且运转时还宁静得多。

 

战斗机使用低涵道比发动机,主要是因为截面积与常用飞行速度与民用飞机不同。高涵道比的发动机截面积过大在超音速的时候阻力过大,另外在超音速的状况下效率也会比纯涡轮喷气甚至于低涵道比设计还低,所以战斗机皆使用低涵道比发动机(涵道比皆低于1)。只在超音速飞行的协和飞机,因为长时间处于超音速状态,为了提升效率与降低成本,就是使用纯涡轮喷气而无涵道比的发动机

 

F22发动机的涵道比不过0.29；而F35的却达到了0.5

 

由此可见，F35的加速性不如F22，自然没法进行长时间的超音速飞行

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Answer 3

尽管F35的发动机推力相当高，而且内置武器阻力要小得多，但是重量基本把这个完全抵消了。DSI进气道在高速下也不是特别理想，虽然对隐形和减重都比较有利。F-35的翼型借鉴了F-22，但是后掠角度更小，有理由相信这会带来更高的跨音速和超音速阻力。总之，在设计之初就没有打算做成能够超音速巡航的飞机，也只有一个引擎，相对便宜而且推力惊人。但是终归不如两个好（不光是推力的问题）。追问

是不是一个发动机无法实现超音速巡航