超级军网三循环喷气发动机与“虎跃”多用途垂直起降战机
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/30 00:30:55
本次设想的“虎跃” 多用途垂直起降战机采用矩形升力风扇来产生强大升力，采用风扇改进型涡扇、涡喷、冲压三循环喷气发动机驱动，实现1万米左右及以下空间的涡扇状态亚音速巡航，1.5万米左右的涡喷状态超音速巡航，2-3万米左右的冲压状态超音速巡航。
没有经过实践的外形再夺人眼球也不一定代表实用，因本设计更优先以垂直起降为主要需求，所以我采用仿F－22成熟的翼身融合常规气动外形，它的近似等腰梯形主翼便于安装矩形升力风扇。
本机重点在垂直起降方式上，所以采用常规气动布局，因为这样便于安装矩形升力风扇，这种布局平衡控制较好。
本战机采用风扇改进型变循环喷气发动机，双发动机通过传动系统驱动两翼中的矩形升力风扇实现垂直起降。
本发动机与F－35B发动机相似，都是既产生喷气推力，又通过轴输出扭矩动力。不同的是，本发动机采用了“多环级风扇”，既外涵道环形风扇嵌套内涵道圆形风扇的改进型风扇，也就是发动机外涵道风扇是一个环形风扇，内涵道风扇才是一个圆形风扇。
采用这种改进型风扇的涡扇发动机由于外涵环形风扇和内涵圆形风扇可以在各自需要的速度上旋转，实现了内涵圆形风扇（及低压压气机组）外缘切线速度与外涵环形风扇外缘切线速度的一致，这就解决了现在双转子发动机风扇与低压压气机联在一起转动时转速不同需求的矛盾。并且还可以关闭外涵道以实现涡扇变涡喷，或关闭内涵道实现涡喷变冲压发动机，成为变循环发动机，从而实现了战机的超音速或高超音速巡航。下面针对本发动机的特点介绍一下。
1、风扇的改进
本改进型风扇是外涵道环形风扇嵌套内涵道圆形风扇联动旋转的，那如何实现内涵道圆形风扇外缘切线速度与外涵道环形风扇外缘切线速度的一致呢？主要靠安装在内涵风扇某一部位的主动（驱动）齿轮圈通过齿轮传动轴驱动安装在外涵风扇根部的从动齿轮圈实现的。
A：外涵道环形风扇 B：内涵道圆形风扇 C：多环级风扇示意图 D：驱动系统示意图
那驱动齿轮圈到底在内涵风扇的哪一处呢？我们可以计算一下，假设外涵半径为R外，内涵半径为r内，切线速度与每级风扇外缘周长有关，根据C=2πr，我们可以直接用半径来计算。
我们可以把外涵风扇根部半径和内涵风扇外缘半径忽略成一样大小， 那就可以计算，如果外涵风扇半径是内涵风扇半径的
R驱=r内*r内 ÷R外
这种齿圈传动实际上就相当于一个减速器，解决了大直径风扇与小直径低压压气机转速上相矛盾的问题，提高了各自的效率。由于低压气机可以高速旋转了，级数也会减少，重量会减轻。
2、变循环原理
本发动机的内涵道部分实际上就是涡喷发动机，如果采用关闭外涵道的方法就可以在不同飞行状态和飞行高度下实现飞机亚音速巡航时采用高旁路涡扇模式，超音速巡航时则采用涡喷或冲压模式。
本变循环发动机实现涡扇、涡喷、冲压的结构主要有三方面，一是变形整流罩，二是外涵道环形风扇驱动离合器，三是外涵道环形风扇叶片转角可调结构。变形整流罩由柱形（涡扇变涡喷）整流罩和锥形整流罩组成，柱形整流罩是由多个叶片组成的可变形的罩子，可以在圆柱体和截顶圆锥体之间变化，而锥形整流罩在风扇中心位置，可以进行前后位置的调节及膨出以实现高超音速时对进气流的减速压缩和导向。外涵道环形风扇驱动离合器的动触片与传动轴一起旋转，静触片与传动轴上的从动驱动齿轮固定在一起，它们可以在传动轴上自由旋转。从动驱动齿轮与外涵道环形风扇叶片根部的从动齿轮圈相咬合，一起旋转。 外涵道环形风扇叶片转角可调结构就是让叶片顺着气流方向，对气流无阻挡，以实现冲压发动机状态。
那如何实现涡扇、涡喷和冲压状态呢，主要靠变形整流罩的变化和外涵道环形风扇驱动离合器的配合及外涵叶片角度的调节。
（1）、涡扇发动机状态
当飞机在1.5万米以下做亚音速巡航状态时，柱形整流罩呈圆柱形通气状态，空气可以同时流经内涵道和外涵道。这时，外涵道环形风扇驱动离合器工作，动触片和静触片合上，外涵道环形风扇工作，高速旋转，产生强大推力，经济性好。
A：剖面图 B：侧视图
C：顶视图 D：透视图
（2）、涡喷发动机状态
当飞机在2万米左右做超音速巡航状态时，柱形整流罩收缩成截顶圆锥形通气状态，遮挡外涵道，进来气流在锥形管的预压缩下进入内涵道。这时，外涵道环形风扇驱动离合器的动触片和静触片分离，外涵道环形风扇停止旋转，内涵道核心机工作在涡喷发动机状态。
A：剖面图 B：侧视图
C：顶视图 D：透视图
（3）、冲压发动机状态
当飞机速度越来越快，就可以以冲压发动机模式工作，这时由于本飞机的外形不适于在中低空高速飞行，飞机只能飞行在3万米左右的高空做3M以上的飞行。这时柱形整流罩由截顶锥形再变回圆柱形，锥形整流罩中后部膨出，挡住内涵道，并引导气流进入外涵道。
为了不影响气流在外涵道的通过，外涵环形风扇的叶片角度变化成顺着气流方向，让空气做无阻通过。
气流通过外涵道到达发动机尾的加力燃烧室直接与燃油混合燃烧形成冲压发动机，这时喷管是由收敛到扩张的形状，以利于超音速气流通过。
在冲压发动机状态，核心机停止工作。
飞机在垂直起降时可以引出一部分压缩气流，在战机前头和尾部进行不同方向的喷射，以平衡飞行姿态和调整方向。
采用这种改进型风扇的涡扇发动机解决了低压压气机叶片外缘切线速度与风扇外缘切线速度的矛盾，关闭外涵道成为变循环发动机，从而实现了战机的超音速巡航，并且可以同时输出喷气推力和轴输出扭矩动力，这样就实现了飞机的多用途化。
如果翼尖可以折叠，本战机还可以上舰飞行，可以更好保卫我们的海疆。
明明知道不可实现，就是一种精神寄托吧。
本次设想的“虎跃” 多用途垂直起降战机采用矩形升力风扇来产生强大升力，采用风扇改进型涡扇、涡喷、冲压三循环喷气发动机驱动，实现1万米左右及以下空间的涡扇状态亚音速巡航，1.5万米左右的涡喷状态超音速巡航，2-3万米左右的冲压状态超音速巡航。
没有经过实践的外形再夺人眼球也不一定代表实用，因本设计更优先以垂直起降为主要需求，所以我采用仿F－22成熟的翼身融合常规气动外形，它的近似等腰梯形主翼便于安装矩形升力风扇。
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本机重点在垂直起降方式上，所以采用常规气动布局，因为这样便于安装矩形升力风扇，这种布局平衡控制较好。
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本战机采用风扇改进型变循环喷气发动机，双发动机通过传动系统驱动两翼中的矩形升力风扇实现垂直起降。
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本发动机与F－35B发动机相似，都是既产生喷气推力，又通过轴输出扭矩动力。不同的是，本发动机采用了“多环级风扇”，既外涵道环形风扇嵌套内涵道圆形风扇的改进型风扇，也就是发动机外涵道风扇是一个环形风扇，内涵道风扇才是一个圆形风扇。
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采用这种改进型风扇的涡扇发动机由于外涵环形风扇和内涵圆形风扇可以在各自需要的速度上旋转，实现了内涵圆形风扇（及低压压气机组）外缘切线速度与外涵环形风扇外缘切线速度的一致，这就解决了现在双转子发动机风扇与低压压气机联在一起转动时转速不同需求的矛盾。并且还可以关闭外涵道以实现涡扇变涡喷，或关闭内涵道实现涡喷变冲压发动机，成为变循环发动机，从而实现了战机的超音速或高超音速巡航。下面针对本发动机的特点介绍一下。
1、风扇的改进
本改进型风扇是外涵道环形风扇嵌套内涵道圆形风扇联动旋转的，那如何实现内涵道圆形风扇外缘切线速度与外涵道环形风扇外缘切线速度的一致呢？主要靠安装在内涵风扇某一部位的主动（驱动）齿轮圈通过齿轮传动轴驱动安装在外涵风扇根部的从动齿轮圈实现的。
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A：外涵道环形风扇 B：内涵道圆形风扇 C：多环级风扇示意图 D：驱动系统示意图
那驱动齿轮圈到底在内涵风扇的哪一处呢？我们可以计算一下，假设外涵半径为R外，内涵半径为r内，切线速度与每级风扇外缘周长有关，根据C=2πr，我们可以直接用半径来计算。
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我们可以把外涵风扇根部半径和内涵风扇外缘半径忽略成一样大小， 那就可以计算，如果外涵风扇半径是内涵风扇半径的
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R驱=r内*r内 ÷R外
这种齿圈传动实际上就相当于一个减速器，解决了大直径风扇与小直径低压压气机转速上相矛盾的问题，提高了各自的效率。由于低压气机可以高速旋转了，级数也会减少，重量会减轻。
2、变循环原理
本发动机的内涵道部分实际上就是涡喷发动机，如果采用关闭外涵道的方法就可以在不同飞行状态和飞行高度下实现飞机亚音速巡航时采用高旁路涡扇模式，超音速巡航时则采用涡喷或冲压模式。
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本变循环发动机实现涡扇、涡喷、冲压的结构主要有三方面，一是变形整流罩，二是外涵道环形风扇驱动离合器，三是外涵道环形风扇叶片转角可调结构。变形整流罩由柱形（涡扇变涡喷）整流罩和锥形整流罩组成，柱形整流罩是由多个叶片组成的可变形的罩子，可以在圆柱体和截顶圆锥体之间变化，而锥形整流罩在风扇中心位置，可以进行前后位置的调节及膨出以实现高超音速时对进气流的减速压缩和导向。外涵道环形风扇驱动离合器的动触片与传动轴一起旋转，静触片与传动轴上的从动驱动齿轮固定在一起，它们可以在传动轴上自由旋转。从动驱动齿轮与外涵道环形风扇叶片根部的从动齿轮圈相咬合，一起旋转。 外涵道环形风扇叶片转角可调结构就是让叶片顺着气流方向，对气流无阻挡，以实现冲压发动机状态。
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那如何实现涡扇、涡喷和冲压状态呢，主要靠变形整流罩的变化和外涵道环形风扇驱动离合器的配合及外涵叶片角度的调节。
（1）、涡扇发动机状态
当飞机在1.5万米以下做亚音速巡航状态时，柱形整流罩呈圆柱形通气状态，空气可以同时流经内涵道和外涵道。这时，外涵道环形风扇驱动离合器工作，动触片和静触片合上，外涵道环形风扇工作，高速旋转，产生强大推力，经济性好。
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A：剖面图 B：侧视图
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C：顶视图 D：透视图
（2）、涡喷发动机状态
当飞机在2万米左右做超音速巡航状态时，柱形整流罩收缩成截顶圆锥形通气状态，遮挡外涵道，进来气流在锥形管的预压缩下进入内涵道。这时，外涵道环形风扇驱动离合器的动触片和静触片分离，外涵道环形风扇停止旋转，内涵道核心机工作在涡喷发动机状态。
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A：剖面图 B：侧视图
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C：顶视图 D：透视图
（3）、冲压发动机状态
当飞机速度越来越快，就可以以冲压发动机模式工作，这时由于本飞机的外形不适于在中低空高速飞行，飞机只能飞行在3万米左右的高空做3M以上的飞行。这时柱形整流罩由截顶锥形再变回圆柱形，锥形整流罩中后部膨出，挡住内涵道，并引导气流进入外涵道。
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为了不影响气流在外涵道的通过，外涵环形风扇的叶片角度变化成顺着气流方向，让空气做无阻通过。
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气流通过外涵道到达发动机尾的加力燃烧室直接与燃油混合燃烧形成冲压发动机，这时喷管是由收敛到扩张的形状，以利于超音速气流通过。
在冲压发动机状态，核心机停止工作。
飞机在垂直起降时可以引出一部分压缩气流，在战机前头和尾部进行不同方向的喷射，以平衡飞行姿态和调整方向。
采用这种改进型风扇的涡扇发动机解决了低压压气机叶片外缘切线速度与风扇外缘切线速度的矛盾，关闭外涵道成为变循环发动机，从而实现了战机的超音速巡航，并且可以同时输出喷气推力和轴输出扭矩动力，这样就实现了飞机的多用途化。
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如果翼尖可以折叠，本战机还可以上舰飞行，可以更好保卫我们的海疆。
明明知道不可实现，就是一种精神寄托吧。
结构太复杂，实现难度太高，死重大
楼主画得真好
{:soso_e100:}不明觉厉，不过那个中间的差速器不知道干吗用的，直接跟发动机连接么？
矩形升力风扇到底是什么样的，没有看懂
设计真心牛逼，点个赞。
但要想实现，关键还是材料。
但要想实现，关键还是材料。
太高深，看不懂，不过觉得军迷多一些像楼主这样的就好！
值得肯定的好设计，不过工程上要实现很难
用心了，赞扬一下，楼主还是学生吗？
关于那个外圈风扇，哪怕是完全垂直于气流方向也会产生很大阻力的，特别是超音速激波 洛马那个yy的sr72的双模变循环，冲压模式是直接从进气道另开一个管道直接引气流到燃烧室的 还有风扇还来个变距，貌似还没有过吧？ 还有那个外圈风扇，现在通过优化叶片形状已经可以很好地协调内外圈速度不一的问题了 完全没必要再加一个外圈风扇增加复杂性
楼主的创意真是太赞！
可是还是不得不说，进气道的变形机构，外涵叶片角度的调节机构，以及那根传动轴和离合器等，增加了太多重量，虽然原理图可以这样画，但是假如真正做出来，发动机头部会有太多复杂的操纵机构，影响进气效率
可是还是不得不说，进气道的变形机构，外涵叶片角度的调节机构，以及那根传动轴和离合器等，增加了太多重量，虽然原理图可以这样画，但是假如真正做出来，发动机头部会有太多复杂的操纵机构，影响进气效率先赞后看，即使有错，也应鼓励，这才是真正的军迷和爱国者。
原理上可行，但工程技术难度太大。实际上毛子的整体式冲压组合发动机超音速导弹如日灸就是尝试。
发动机画的不是军用发动机结构，像民用发动机
竟然用齿轮传动。。。。这么高转速的。。。
有点意思
鼓励楼主研究下去，不知道有多少能实现，但是楼主这种精神值得赞许！研究才知道行不行
矩形风扇，哈哈，设想或许不成熟，精神不错
看不懂，坐等解毒，楼主给力
內外環雙速風扇是一個創新的設計。不過小傳動軸的設計轉速和軸馬力是多少？太高的話機械結構不容易實現。看你的圖，轉速可能是數倍到數十倍於低壓壓氣機（商用航發一般為數千轉）。而軸馬力可能數倍於你的外涵道扇加上升力風扇，但壓氣機的傳動軸粗很多的。太大的機械結構會阻擋壓氣機進氣。
在高轉速和軸馬力下，差數器的實現可能更難，建議可以考慮每個發動機直接推動一個升力風扇，應該會比較容易實現。
在高轉速和軸馬力下，差數器的實現可能更難，建議可以考慮每個發動機直接推動一個升力風扇，應該會比較容易實現。
说起来都简单，但是没有发动机一切都是空谈，所以发动机要先于战机研制。
这么大个估计只能轰炸机用了
设计思想陈旧，跳不出框框架架。普通飞机只需改为机翼喷气，高速喷气拖动机翼表面气流产生的升力足抬起飞机。只要调整好机翼迎面阻力和喷气推力相等，飞机就只有垂直向上的推力。而且10吨推力的发动机拖动机翼产生的气流可以抬起50吨的飞机。
两个升力风扇分列两边，如何维持前后平衡？主发动机还是要偏转吗？这样的结构，调整推力需要很大计算和感知能力才行啊。另外机翼内油箱没有了，挂载也没有了。内弹仓和油箱需要在现有基础上加大两倍，弹仓要变成J20的2倍长，1.5倍宽，2倍深，才够啊！。这个……飞机飞起来，得25吨往上的空重了吧？载油15吨，载蛋算8吨。直达50吨重量。如果要垂直起飞的话，两台25吨的发动机除去传动损失，连起飞都不够。
26吨的发动机勉强够，然后算一下油耗。即便是变循环，在现在的基础上降低30%，巡航状态只有0.5KG/KG/H，推力算最大推力的五分之一，12.5吨，那15吨油只够飞行3个小时。还是亚音速。作战半径800KM
26吨的发动机勉强够，然后算一下油耗。即便是变循环，在现在的基础上降低30%，巡航状态只有0.5KG/KG/H，推力算最大推力的五分之一，12.5吨，那15吨油只够飞行3个小时。还是亚音速。作战半径800KM
不得不佩服啊
工程难度太大，砍掉重练
wydeee 发表于 2014-11-13 16:09
设计思想陈旧，跳不出框框架架。普通飞机只需改为机翼喷气，高速喷气拖动机翼表面气流产生的升力足抬起飞机 ...
发动机的气体往机翼上面喷，不得把飞机变火鸡啊？
设计思想陈旧，跳不出框框架架。普通飞机只需改为机翼喷气，高速喷气拖动机翼表面气流产生的升力足抬起飞机 ...
发动机的气体往机翼上面喷，不得把飞机变火鸡啊？
楼主是搞四驱车设计的吗？
zacking2009 发表于 2014-11-12 22:16
用心了，赞扬一下，楼主还是学生吗？
四十多的老头子了
用心了，赞扬一下，楼主还是学生吗？
四十多的老头子了
四十多的老头子了
还有这份热情真难得
还有这份热情真难得