作者mmmimi11tw (WHO維尼快樂組織)
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標題Re: [新聞] 美軍SR-72「黑鳥之子」傳明年底試飛
時間Tue May 6 11:37:00 2025
※ 引述《saccharomyce (酵公菌)》之銘言:
1F:推 kira925 : 這樣的引擎就是變循環...05/06 09:56
這個議題非常好(大心) 簡單分享一點東西好了
首先我們要了解什麼叫做變循環引擎
VCE 可變循環引擎 (Variable Cycle Engine)
這是一種目前非常先進的噴射引擎設計
這種引擎的最大技術特點就是可以根據當下的飛行狀況
自行改變引擎內部的氣流路徑與推力模式
達成兼顧亞音速與超音速性能 燃油效率與匿蹤性的目的
目前這種技術會用在NGAD計畫
之前F35升級版有預計想要換這種東西
但是後來確定就不上了
如果以車子來做比擬 可以把這種類型
比喻做電腦自動控制的變速箱還有引擎進氣/增壓系統
節能/狂暴模式
VCE主要的關鍵功能有三種
1.可變旁通比(Variable Bypass Ratio)
在亞音速巡航時提高旁通比來省油 降低引擎溫度
減少紅外線特徵
在高速飛行時則降低旁通比來提高推力
2.氣流分流切換技術(Split Flow Path)
可以選擇讓更多氣流繞過核心 或直接進核心以增壓燃燒
3.提高推重比與能源利用效率
在保持體積不變的情況下 輸出更多推力或更省油
目前代表引擎是GE的XA100 以及PW的XA101
https://i.imgur.com/V4HwfXb.jpeg
XA100具有三個函道可以做切換
https://i.imgur.com/LJZFmLr.jpeg
可以在不同飛行狀況做調整
技術總結
VCE 是在
同一顆引擎內部調整氣流分布或推進模式
透過可變旁通比或第三氣流函道
在亞音速與超音速間動態調節性能
至於TBCC 渦輪聯合循環
(Turbine-Based Combined Cycle)
這是一種結合傳統渦輪引擎與超音速燃燒衝壓引擎的
混合式推進系統
設計目的是讓飛行器能自行從靜止起飛並加速到極音速
TBCC由三個部分組成
低速的渦輪引擎負責從靜止到大約三馬赫
Scramjet超音速燃燒衝壓引擎在三馬赫以上的速度工作
兩種引擎的切換系統(一般來說是可變擋板之類的結構)
當速度夠快時可以讓空氣直接進入超音速燃燒衝壓引擎
https://i.imgur.com/CqHpX8P.jpeg
當飛行器利用傳統的渦輪引擎飛行到三馬赫左右的速度時
這時候擋板會啟動並隔絕原本的渦輪引擎(這時候引擎關閉)
於是超音速燃燒衝壓引擎會開始接收三馬赫的空氣
並啟動運作達到更高的速度
https://youtu.be/ql2oHbGsG1Y?si=vrJjBzRqm5ykoJEo
(可以去看一下電影裡Darkstar在切換的樣子
基本上就是那樣)
以技術難度來說TBCC的技術要求非常非常非常高
雖然兩種引擎都屬於多模式動力的概念
但兩個實際上是不同東西
—
https://i.imgur.com/9CzcakJ.jpeg
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 110.28.34.102 (臺灣)
※ 文章網址: https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/Military/M.1746502623.A.4C0.html
2F:推 colorghost : 肥閃的變循環升級計劃不是被取消了?05/06 11:38
對 我修改了
※ 編輯: mmmimi11tw (110.28.34.102 臺灣), 05/06/2025 11:41:44
3F:推 saccharomyce: 原來如此 推05/06 11:51
4F:推 Sianan : 感謝分享 這計畫說明年底就能試飛 如果如期也太猛 05/06 11:56
5F:推 IMGOODYES : 暗星的設計好像就是洛馬的淘汰方案之一05/06 12:04
6F:推 flameblade : 推05/06 12:33
7F:推 kuroro94 : 科普軍普熱心介紹,這是一定要推的05/06 12:45
8F:→ iaminnocent : 美國也非常多家新創企業在做飛機引擎,蠻厲害的05/06 12:46
9F:推 whitertiger : 看懂了,推05/06 12:51
10F:→ eemail : 那架就X-43 看過就知道跟變循環一點關係都沒05/06 12:58
11F:推 chyx741021 : 我還以為是像暗星一樣用超燃衝壓引擎?05/06 13:17
12F:推 wahaha99 : TBCC比VCE更難? why?05/06 13:31
13F:推 EiichiroOda : 推一個,感謝分享長知識05/06 13:45
14F:→ Jeff1989 : 感謝分享05/06 14:57
15F:推 weimr : 長知識 推05/06 16:12
16F:推 skyhawkptt : 謝謝專業解說...XD05/06 16:48
17F:推 k0127 : 看圖片平行的TBCC甚至沒有共用燃燒室 這完全只是兩05/06 17:07
18F:→ k0127 : 個引擎放一起 我也不懂為什麼難度會比可變旁通比高05/06 17:07
TBCC由於需要在亞音速和極音速中間做運行
所以飛機本身氣動和熱管理能力非常要求
在極音速飛行時會導致進氣口溫度極高 至少是1~2000度
對飛行器的引擎本身材料與冷卻系統造成巨大挑戰
要在這種環境下保護引擎結構和機載電子設備
需要極先進的TPS熱防護技術(
再來是進氣道與燃燒室的設計
TBCC 的進氣道必須能在極端環境下調節氣流以適應不同速度條件
確保渦輪引擎與超音速燃燒衝壓引擎都能穩定運作
雖然美國的超音速燃燒衝壓引擎有成功測試過的案例
不過還沒有完全達到理想狀態下穩定成功持續燃燒的狀態
做個比喻就是有點像在龍捲風的中心點一根蠟燭
再來是極高速度下的推力轉換的機械與控制問題
如何從低速渦輪模式切換到衝壓模式
本身就是一個非常複雜的機械 氣動 控制工程難題
轉換過程一有狀況 就會導致推力降低
嚴重一點會引擎熄火或結構損毀
最後就是實驗本身就相對困難
世界上只有少數幾座可以用來模擬五馬赫以上環境的風洞設施
地面測試難度高 實際飛行後風險更高
最終就是進一步限制技術成熟速度
當然VCE技術成分也很高(我沒有說他很簡單)
不過相比起來TBCC要求的技術難度會高很多
※ 編輯: mmmimi11tw (110.28.34.102 臺灣), 05/06/2025 18:02:54
19F:推 LI40 : 推05/06 18:41
20F:推 steelgate : 這麼說的話 J58到底要算VCE還是算TBCC呢...XD05/06 18:54
理論上J58可以算是第一代的VCE
21F:推 k0127 : 推 感謝補充說明05/06 19:27
22F:推 dabih : 好厲害 言簡意賅的 科普 推推~05/06 21:44
23F:推 newest : 推推05/06 22:47
24F:推 BW556 : 長知識了!感謝版主的軍普教學!05/06 23:24
25F:推 WillyLin : 長知識,推~~05/07 01:09
※ 編輯: mmmimi11tw (114.42.146.224 臺灣), 05/07/2025 08:06:11
26F:推 g3sg1 : J58好像兩者都算有 因為你看串連的TBCC圖片跟J58剖 05/07 09:16
27F:→ g3sg1 : 面圖真是有夠像的 05/07 09:16
28F:推 g3sg1 : 剛剛查了一下 J58在最高速時渦噴引擎好像是沒有運作 05/07 09:32
29F:→ g3sg1 : 的 只靠後燃器提供推力 基本上就是沖壓引擎 所以放 05/07 09:32
30F:→ g3sg1 : 在TBCC分類好像真的比較適合 只是不像現在的要求高 05/07 09:32
31F:→ g3sg1 : 超音速 他只有到3馬赫 05/07 09:32
32F:推 spirit119 : 這收費站是不是還有送免費的湯 05/07 17:07
33F:推 steelgate : J58硬體像VCE 但是bypass卻是M3才全開像TBCC 05/08 00:36
34F:→ steelgate : 所以大概兩種都算(?) 不過畢竟年代不同不好放分類XD 05/08 00:37