超音速巡航为什么那么难？苏57要等到2025年
虽然“产品30”航空发动机 ， 早在2017年已经装在苏57上面进行试验 ， 在试验中已经可以做到超音速巡航 。 但“产品30”航空发动机 ， 还没有达到他的设计目标 ， 1500~4000小时的使用寿命 ， 还有可靠性也没有达到设计指示 。 因此要等到2025年 ， 才可以满足正式装备的要求 。 用最大军用推力作超音速巡航 ， 发动机温度很高 ， 会严重影响发动机的寿命 。 不可能飞几次超音速巡航 ， 就对发动机大修 。 可靠性也是必须解决的问题 ， 这必须依赖大量的试验数据 ， 这都需要时间 。虽然比美国晚了20年 ， “产品30”航空发动机在推力上已经超过美国的F119发动机 ， 推重比相当 ， 不过1500~4000小时的使用寿命和F119发动机8000~12000小时的使用寿命相比 ， 差距还是很大 。超音速巡航为什么那么难？我们先要了解一下空气动力学 。根据伯努利方程:p+ρgz+(1/2)*ρv^2=C ， 式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度 。 我们知道：同一架飞机速度增加一倍 ， 阻力就会增加4倍 ， 发动机的功率就要增加8倍 ， 同样升力也增加4倍 。 为了获得更高的速度 ， 除了改进飞机的外形 ， 可以通过降低空气的密度 ， 来达到更高的速度 。 同一架飞机：如果在海平面的高度是500公里每小时 ， 在12,000米增加到1000公里每小时 ， 空气密度只有原来的1/4 ， 阻力和升力保持不变 ， 发动机功率只需增加一倍 ， 就可以满足要求 。 通过优化机翼的设计 ， 例如：减薄机翼相对厚度 ， 优化翼形 ， 尽量不减小翼展 ， 提高机翼速度和高空性能 。 在速度只增加到800公里一小时 ， 巡航高度仍然保持1万米以上的情况下 ， 可以大大减少废阻力【机身尾翼水平翼等不产生升力的阻力】从而提高升阻比 。 这就是为什么？推进效率更低但高空性能更好的涡轮喷气发动机 ， 比活塞螺旋桨飞机 ， 飞得更远的原因 。当飞机的速度进入跨音速以后【0.8~1.3马赫】会产生波阻 ， 阻力系数会以速度的5次方成正比 ， 而升力系数还是以速度的平方成正比 。 1.3马赫以后 ， 阻力系数会随着速度的增加而下降 。 这里的系数：指的是速度的平方和升力 ， 阻力的关系 ， 阻力系数下降 ， 不等于阻力下降 。 比如：飞机从1.3马赫 ， 增加到2马赫 ， 同样的空气密度2马赫时 ， 阻力是要大过1.3马赫的 。 但因为升力也随着速度的平方在增加 ， 可以选择更高的高度飞行 ， 阻力系数减少 ， 升阻比就会提高 ， 所以更容易实现高速飞行 。 为了让飞机的航程不会因为高速飞行而下降太多 ， 巡航速度 ， 不会选择在0.95马赫-1.5马赫之间 。 F22开始采用1.58马赫的超音速巡航速度 ， 后来通过提高发动机性能 ， 采用1.78马赫的超音速巡航速度 ， 更加节省燃料 。超音速巡航对发动机的要求很高 ， 不存在达不到1.5马赫以上飞行 ， 就采用1.5马赫以下飞行的情况 。 也不可能通过开加力 ， 来实现1.5马赫以上飞行 ， 因为加力燃烧室产生的背压和紊流 ， 会大大增加燃料的消耗 。 这是一道坎 ， 无法通过优化飞机的外形来实现！
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