中国飞机进气道与引擎相容性研究达世界先进水平

国产歼-20战机

揭秘飞机进气道与发动机相容性问题

现代飞机上配装的涡轮风扇发动机在运行时需要吸入大量的空气，其中部分提供给发动机的燃烧室，用以和航空煤油进行混合燃烧，产生机械能来驱动发动机风扇高速旋转；另外部分空气经发动机风扇叶片的高速旋转、压缩成高压气体从发动机尾喷口排出，给飞机提供向前的推力，而飞机进气道正是这段为发动机提供空气的管道。在喷气式飞机发展之初，设计者对飞机进气道并不重视，认为其仅是为发动机提供足够数量空气的管道而已，很少对进气道内部流场特性进行研究和优化，加之当时飞机进气道气动构型简单，且飞机本身追求高空、高速的飞行性能，对机动性要求也比较低，因此早期并未出现由于进气道的原因导致飞行故障的发生。而随着飞机气动构型的复杂、机动性能的日益提高，进气道出口流场品质对发动机工作影响的作用逐渐显现，并成为影响发动机工作稳定性的主要因素之一。

所谓进气道出口流场品质，简而言之就是从进气道出来提供给发动机的空气在整个流道截面上压力、温度以及气流方向等特性的均匀性，如果均匀性不佳，会导致发动机风扇叶片振动，压缩效率降低，发动机整体推力减小，甚至造成发动机空中喘振停车等重大飞行故障。因此，飞机进气道出口流场品质随着航空技术的发展逐渐引起了航空研究人员的极大关注，并投入大量的人力、财力进行研究和技术攻关。

导致进气道出口流场品质问题逐渐凸显并日趋严重的原因有以下几个方面：首先，现代先进战斗机为了达到较好的隐身和机身完美的气动性能，往往广泛采用无附面层隔道，短“S”弯进气道，这种构型使得进气道流道长度缩短、曲率加大，进气道内部极易产生气流分离，从而容易导致进气道出口的流场畸变，特别是旋流畸变；其次，新一代战斗机往往追求大攻角、大侧滑角等高机动飞行性能，以增强其空中格斗和规避导弹打击的能力，这种高机动的飞行也容易诱使进气道出口产生压力、温度等流场畸变；最后，侧风、结冰气象条件以及飞机编队飞行、发射导弹、发动机反推力构型、弹射起飞等条件也会使得进气道出口气流产生畸变。

当然，进气道与发动机相容性问题的根节不仅仅体现在进气道和飞机外部环境方面，发动机自身的设计也是其中关键的因素之一。现代飞机配装的高性能涡轮风扇发动机往往为了追求大推力和精确的适应性控制能力，发动机的燃油调节、放气防喘、气动调节等控制系统较为复杂，如果在上述方面控制欠佳，会反过来影响到进气道的流场特性，也会诱发进气道与发动机之间的匹配问题。

总之，飞机进气道和发动机之间就如同鞋和脚之间的关系，只有相互匹配好，才能走起路来舒适、轻松，才能发挥出各自更佳的效果，展现出“和谐之美”。