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什么是真正的超音速巡航？ “2014珠海航展”刚刚落下帷幕，很多人在看报道的时候，难免会听到“超音速巡航”、“开加力”、“涡喷发动机”“涡扇发动机”等这样的专业术语。今天我们就来了解一下，什么是真正的超音速巡航，以及某些航空发动机。 伪超音速巡航 超音速，是指飞行器的飞行速度超过环境中的声速，比如在海平面高度，20空气中的音速大约是343米每秒，或1235千米每小时。这个都很好理解。然而，飞行器在飞行过程中，单位距离上消耗燃料最少的速度，才能称为巡航速度。 如果把超音速和巡航速度两个条件加在一起，严格来说，现在的很多战机，在介绍的时候说它具有超音速巡航能力，是不怎么准确的。这些战机确实能超音速飞行，但却是在开启“加力燃烧室”的情况下实现的，而开启加力燃烧室，就有点毕其功于一役的感觉了。那什么又是加力燃烧室呢？ 加力燃烧室 要了解加力燃烧室，我们得先来了解一下喷气发动机的一般原理。 某类型喷气发动机动画示意图 如上图，空气从进气道进入发动机后，会首先被高速运转的压气机狠劲压缩，之所以要压缩，是因为外界空气中的含氧量不足于支撑里面的剧烈燃烧。 高密度高压气体进入燃烧室，与燃油混合后，剧烈燃烧，继而产生温度更高压力更大的喷流，涡轮机被喷流冲击，高速旋转，通过轴，从而带动前面的压气机旋转，最后一步，喷流从喷口高速离开，产生强大的反推力，驱使飞机高速飞行。 如上图，这是稍微详细一点的喷气发动机说明① 吸入；②低压压缩；③高压压缩；④燃烧；⑤ 排气；⑥热区域；⑦涡轮机；⑧燃烧室；⑨冷区域；⑩进气口。 实际上，喷气发动机很复杂，种类也很多，上面介绍的这种就属于“轴流式涡轮喷气发动机”，简称“涡喷发动机”，它一般用在早期的战斗机上，比如第一代和第二代战斗机就以这种发动机作为主要动力，它的特点是高速飞行时，效率高，但低速飞行时性能很差，现在处在淘汰的边缘。 而用在客机和现代战机上的，一般是“涡轮风扇发动机”。简称“涡扇发动机”。 涡轮风扇发动机动画示意图 从上图可以看出，“涡扇发动机”的原理与“涡喷发动机”基本类似，最大的不同点是，它在压气机的前面安装有巨大的进气风扇，这个大风扇除了可以协助压缩空气外，还能当作螺旋桨使用。 更直观清晰的涡扇发动机如下图： 涡扇发动机 从上图我们容易看出，涡扇发动机有两个空气通道，中心的那个叫做内涵道，外面的叫做外涵道。发动机在运转时，外涵道与内涵道空气流量的比值叫做涵道比。 涵道比越大越省油，经济性越好，高涵道比的发动机在亚音速时有非常好的能效，通常用于客机、运输机等。 此为罗尔斯·罗伊斯生产的瑞达1000发动机，用在波音787梦幻客机上。瑞达系列发动机，叶片高速运转时，会产生90吨的离心力，相当于每个叶片吊着13辆双层公共汽车。这样的发动机很昂贵，价格是同等重量的白银的好几倍。 虽然涡扇发动机的耗油低、噪音小，但是，高涵道比（比值目前大都在8以上）的涡扇发动机比较适合用在亚音速的客机上，战斗机如果使用，那么在超音速时，这样的巨大风扇无疑将带来致命的阻力。 因此，战斗机一般都采用低涵道比（比值小于1）的涡扇发动机，以此带来更小的阻力和更大的推力，可就算这样，要想实现超音速飞行，也不是一件容易的事，为了得到更高的推力，就必须进一步提高燃烧室的温度，然而，由于材料的限制，涡轮一般很难承受这样的高温。 怎么办呢？这就得靠“加力燃烧室”来解决了。 加力燃烧室位于涡轮的后方，因为那里没有旋转的部件，所以可以承受更高的温度。 加力燃烧室，间歇性燃烧动画示意图 当发动机开启加力时，推力瞬间可提高1.5倍左右，这样大的推力一般用在战斗机在航母上起飞，突破音障作超音速飞行、或者是正与敌机缠斗等情况下使用。 J58发动机加力全开的情形，可以看出加力燃烧室一片通红，温度极高。这款发动机用在“SR-71”黑鸟侦察机上。 “米格-29K”开加力时的情形。 别的战机开加力是耍酷，而澳大利亚皇家空军的F-111开加力，就是搞笑了…… 开启加力虽然能快速提高推力，但是，因为加力燃烧室里面的空气是已经被前面的燃烧室使用过一遍的，里面的含氧量不高，在这种情况下注入燃料进行燃烧，效率很低，耗油量非常巨大，一般战斗机在加力全开下，大多数不到十分钟就会耗尽所有油料。 真正的超音速巡航 鉴于很多战机的超音速巡航是在开启加力的情况下得到的，所以，这样的巡航不是真正意义上的超音速巡航，只能说，战机可以超音速飞行。 那么目前，真正意义上超音速巡航战机有哪些呢？别的先不说，我们先来了解一下F-35战斗机。据洛克希德-马丁公司副总裁证实，F-35战斗机不是一款能超巡的飞机，不过，其在打开加力，突破音障，到达1.2倍音速后，接着关闭加力，这样能维持1.2音速下冲刺241千米。 瞧，连大名鼎鼎的F-35战机都不能说自己百分之百就是一款超音速巡航战机，又何论其他。 超音