战斗机的发动机引擎单发与双发各有什么优势与劣势?:以下观点仅限于喷气发动机。双发和单发对比。双发最大的优势就是一台发动机故障,另一台可以保证安全着陆。
以下观点仅限于喷气发动机。
双发和单发对比。双发最大的优势就是一台发动机故障,另一台可以保证安全着陆。这个经验是从二战就开始的。德国Me262战斗机,是现代喷气式战斗机的始祖,在二战末期投入战场。它的双发设计不知道挽救了多少飞行员!
后来随着发动机技术越来越高,路基机场平均每300千米就有一个,所以路基基本上可以不用考虑这一点。但是海军飞机还是非常看重这点。几乎所有单发战机都被美国嫌弃!
到了20世纪末,研发五代隐身舰载机的时候。国会大老爷们要求三军通用,特别要满足海军陆战队的垂直起降。美国痛苦的发现,如果采用双发设计,左右发动机无法保证动力完全一样,垂直起飞的时候可能造成飞机侧翻。于是单发成了必然。考虑到发动机技术成熟,美国海军勉强接受了。实际上美国海军至今还在为F35烦恼,它们更加喜欢F/A18—EF。
这就是双发的最大优点。
其他双发优点还有很多,但是以目前的技术都可以基本克服!
单发也有一个独一无二的优点就是发动机少一个,价格便宜多了。世界上除了台湾的IDF以外轻型战机都是单发。
2战斗机发动机的单引擎和双引擎之争,其实是在f35战斗机研发出来之后开始的。
在这之前其实就是轻型战斗机和重型战斗机之间的区别。它们两者的作战目的不同,需求也不同,所以不存在竞争关系。
但是随着f35战斗机出现以后,就已经模糊了,轻型战斗机和重型战斗机之间的分界线。
从性能上来讲f35战斗机的单发推力已经达到了20吨以上。这已经大大超越了某一些单发推力不足十吨的发动机。这就会导致两台发动机加起来的推重比,耗油率远远落后于一台发动机。
它确实可以让飞机设计的更轻,更省油,飞得更远。这是新型发动机带来的最大优势。
重型战斗机因为起飞重量大,携带的武器弹药多,能装备更加耗电的高性能雷达和复杂的航电系统。对空中的敌情掌握也更加的全面,对抗的手段也更加多,所以重型战斗机是每个国家空军都追求的目标。但是双发动机的重型战斗机由于结构更加复杂,维护的费用也更加的高昂,所以一般的国家很难接受重型战斗机的大批量装备所消耗的费用,连财大气粗的美国,重型战斗机与轻型战斗机之间也会有装备比例问题。
但是f35战斗机目前以后,改变了这种情况。f35战斗机设计的时候,着重考虑了战斗机整个服役过程当中的维护消耗问题,可维护性非常好。整个服役期间的费用消耗更加低廉。
相对于同样是单发动机的f16战斗机来讲,它的载弹量更大,设备更加先进。就算是对比f22双发战斗机,除了速度上比他差一点,其他的性能并没有什么落后。而且由于设备电子设备更加的完善,在某些方面比f22更加强大。
比如eotas系统,f22战斗机就没有,拖曳诱饵系统f22也没有,大型内置弹仓f22也没有。这些优势其实都是由于其装备的大推力单发动机有关系。
当然,说到优势那肯定也就有劣势。单发动机的战斗机,为了达到相应的性能,会牺牲掉一些其他的性能来进行均衡。普通的单发动机战斗机比如f16,歼10。他们采用的发动机,其实就是重型战斗机的发动机只用了一台。
这样做虽然性价比好了一点。但是作战性能也同样减低30%-40%的。战斗机的发动机性能弱了,那么它的载弹量,尤其是电子设备影响非常大。不可能搭载跟重型战斗机一样功率的雷达系统以及其他配套的同性能电子系统。
现在战斗机的特点是:“发现即摧毁”。先敌发现,先敌攻击,是现代空战当中最致命的因素。(虽然这里有电子系统代差的概念存在。)但是轻型和重型的最大的问题,就在于飞机本身基础平台够不够的问题。单发动机提供的能量是不可能跟重型战斗机相媲美的,所以差出来的那30%决定的其实就是“生死”!
f35战斗机作为单发战斗机当中的佼佼者,性能不输双发重型战斗机。但是它也有一个致命的弱点:就是由于刻意注重单发动机的亚跨音速动力输出,导致其超音速性能很差。它的最大飞行速度只有1.6倍音速,其实在1.4马赫的时候,再往上就比较困难了。
这种时候在与高性能的双发战斗机比如f22和歼20这种双发重型高速战斗机对抗的时候,就力不从心了。曾经有个新闻说f35拦截图160轰炸机的时候,被图160轰炸机超音速戏耍的故事很能说明问题。
先进的双发重型战斗机,可以以超音速巡航模式自由进出战场。在空对空导弹射程边界发起进攻,然后又瞬间逃离。导致f35这种腿慢的战斗机,“想追追不上,想跑跑不了”的尴尬境地。
所以说f35这种单发战斗机虽然设计很成功,但它毕竟是作为美国空军链条当中的一个环节。在美国的空战体系里面问题不大,(毕竟美国有f22。)但是放到其它国家里作为主力空优战斗机来讲,一旦遇到强敌,只能被碾压。
其实也正因如此,我国的fc31未来舰载战斗机,因为性能的取舍,依然采取了双发中推的方案。虽然在载弹量上会比双发大推有一些妥协(推重比),但是在速度等综合性能方面,不会有太大的差距,这就是双发的优势。
3如果可以获得理想的发动机,那么绝对是单发布局。
双发布局还要为多出一台的发动机,留出足够的结构空间和重量,多余的发动机还需要供油等支持设备,复杂程度多出一倍。而且地勤检查等工作也更繁琐。
双发布局纯正是因为发动机动力不足早成的,如果能用一台发动机解决问题,谁愿意用两台呢。双发布局的好处,在于多了一台发动机做备份,一台出问题,另一台依旧可以帮助飞机飞回机场。如果两台发动机之间的距离太大,飞回去的过程将会很危险。
4早期的喷气式战斗机结构简单,轻小灵活,一般都是单发。进入超音速时代后,飞机动力越来越强,重型战斗机出现,开始有了很多双发战斗机。战机也设计的越来越大越来越重。性能更全面装备更先进。选择单发和双发的影响因素很多,不是简单的设计问题。双发战斗机的战场生存能力,一般要比单发飞机更好一些。例如1965年中国海航歼6击落美军F104C战机,当时超近距离开炮,歼6的一台发动机被敌机碎片击毁,但是飞行员依靠另一台发动机安全返回机场。70年代美国空军根据实战经验,在招标新一代轻型战斗机的时候,明确要求是双发战斗机,但是通用的F16样机还是设计成了单发,原因是他们认为单发飞机才能满足重量轻机动性好成本低的招标要求,而且在试飞以及与F4战机进行的模拟对抗中,F16成绩非常优异,使美国空军认识到即使是单发飞机,只要能抢先击中对手而让对手无法击中自己,战场生存能力一样很强,所以最终选择了F16。当然这样的话对发动机性能要求也比较高。现代战斗机仍然既有单发也有双发,这个和不同的性能定位、技术条件、战争需求等等都有关系。优缺点不能一概而论。
5就目前的技术条件,同样的发动机,同样的技术水平比较。
双发的优势在于超视距交战、持续格斗、多用途能力、生存性上。单发优势在于格斗初期,以及一些要求敏捷性的小动作上,还有最重要的价格,这也是高低搭配的决定性因素。如果条件是同等总推力的话,双发机是不如单发机的,因为双发意味着两套发动机支撑结构,两套控制和电气系统,进气道占地方也更大,然后是两台发动机——一台100推力的发动机肯定是比两台50推力的发动机轻的……然后还有两台发动机导致质量水平分布带来的滚转率下降。
但是一般比较的条件是采用同样的发动机,那么双发和单发相比增加推力肯定是高于重量和阻力增长的,也就意味着要么双发机有更高的推重比,也就是更好的能量恢复能力,于是如果没有一交战就被单发机一个大过载干下来,那么拖得越久对单发机就会越疲软。
如果双发机不那么极限追求机动,那么在设计的时候要么可以有更多的富余重量留给结构以外的地方,比如航电设备,比如载油量,比如挂载武器……很容易压倒单发机源于质量分布的那一点滚转敏捷性优势。J10早期能压倒J11主要是靠相对先进的航电和敏捷性,当J11改进航电(BS以及16)并且适应了J10的格斗特点以后J10系列也受到了相当大的挑战。
折算到现实,双发机可以有更大孔径的雷达天线和后处理计算机,更好的自卫电子战系统,毫无顾忌地上红外光电传感器,以及支撑完善航电的双份发电量和制冷散热设备;双发机可以有更好的挂载条件挂上一大堆中距弹在BVR中多几轮压制射击取得更好的态势,也可以挂载大量对地弹药降低打击架次和组织协调难度;双发机可以有更远的航程执行纵深打击或者长时间巡航……
然后是安全性,一方面双发同时停车毕竟比单发停车罕见得多,另一方面双发在战损时如果被击毁一台发动机(被红外弹攻击时尤其容易这样),另一台还能勉强支撑。
当然,双发除了滚转以外的问题就是贵……双份的发动机需要双份的采购和维护费用……多出来的这些性能优势就需要考虑下性价比了。
理论上说吧单发最大的优点是便宜,这个道理很简单吗,买一个发动机总比买两个便宜呗,另外单发的截面积更小,空阻更低有利于提高航程和经济性(聊胜于无吧),其他方面和所有便宜货一样,除了便宜都是缺点。
双发最大的缺点就是贵,也和其他贵价产品一样,除了贵全是优点。单发的缺点就是航程小,载弹量没有双发的多,由于机体空间限制机载设备也没有双发的好。主流的轻型战斗机比如F16、J10、MiG29空重都要9-11吨左右,这就可以在两台中推/一台大推里选了,F16本身就是设计初衷就是低成本、高敏捷性的前线空优机,既然是低成本肯定是一台大推比两台中推便宜,再加上美国的航发技术确实给力单台也能满足敏捷性的需求,所以选的单发,MiG29最初也是按照前线空优机设计的,但是当时苏联的航发水平搞不出一台推力够大的大推,所以只能选双发,J10研制时间比F16和MiG29晚的多,当时中国已经有渠道弄到AL-31F了,这台大推性能完全OK,所以本来就是高低搭配的走量机型肯定是单发了,轻型战斗机单发还是双发基本还是看自己手里有啥可用的。
再稍微大一点儿的F/A18和F35这种10吨以上的就比较微妙,F/A18的原型机当年本来是F16竞标前线轻型战斗机的,不过很遗憾的失败了,但是海军因为F14进展不顺急需新型战斗机填补空缺选了F/A18,美国海军向来对双发战机蜜汁喜爱,一方面是因为双发可靠性高,另一方面也是海军战机强调多用途,双发动力提升空间远大于单发,所以一般的双发战机最大起飞重量和空重都会比单发的更大,更容易实现多用途。F35计划最开始目标就是实现各军种、盟友间的战斗机通用化,F35的定位就是一个低成本的可损失的武器系统(起码当初是这么想的),所以既然是低成本那单发就是硬性要求。不过后来空军想加个这、海军要加个那、英国人有个这样的需求、加拿大人又想那样,最终导致这个飞机空重较大,再加上只有一个发动机使得推重比偏低被人喷成肥电也是挺惨。