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TopGun:【原创】认证拜票贴1：变！变！变！之变循环的YF120上

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以下分析是我的个人看法，可能对，也可能不对，希望大家提意见。

根据我在网上能找到的YF120资料，本文从三个方面分析变循环发动机YF120：总体结构、变循环方式、和一个关键疑点。

总体结构1——独特的高压转子风扇：

如下图所示，如果按照传统的纯涡扇或纯涡喷发动机的说法，YF120是2-5-1-1布局。即：两级风扇/低压压气机——五级高压压气机——单级高压涡轮——单级低压涡轮。这张图出自http://www.pinzhi100.com/News.aspx?id=376

但是YF120既不是纯涡扇，也不是纯涡喷。我觉得用2-1-4-1-1来概括YF120的总体布局更合适。即：两级低压转子风扇/低压压气机——单级高压转子风扇/高压压气机——四级高压压气机——单级高压涡轮——单级低压涡轮。其中的“单级高压转子风扇/高压压气机”，就是上图中标示的“核心机——风扇”。同样的部件也出现在GE经典变循环发动机的图上，请注意下图中的“Core-driven stage 3”。

总体结构2——对转双转子和高低压涡轮之间无导向器：

与F119一样，YF120的高压转子与低压转子的旋转方向相反。这个反转双转子的一个关键优点是可以去掉高低压涡轮之间的涡轮导向器。无论是涡轮还是涡轮导向器，都是要承受高温燃气和高应力的部件，需要极高的加工工艺。YF120大胆地利用了这个优势，去掉了高低压涡轮之间的涡轮导向器。相比之下，F119出于降低技术风险的保守考虑，仍然保留了高低压涡轮之间的导向器。

上面关于总体结构的分析，指出了YF120的两个关键特点：独特的高压转子风扇和取消了高低压涡轮之间的导向器。下面分析YF120的变循环方式与我在《变！变！变！之变循环的YF120上》中指出的GE经典变循环方式的不同之处。

最关键的不同——用两组风扇活门代替前变截面旁路引射器：

请大家注意下图中标示为“可调外涵”的活门与标示为“主外涵”的另一组活门：

这与下图中的前可变截面旁路引射器（Variable-area bypass injector）表示了在变循环上不同的着重点：

这个不同的着重点就是：YF120更强调高压风扇在涡扇状态的风扇作用。即，YF120在涡扇状态是两级低压转子风扇和一级高压转子风扇同时通过大开的“可调外涵”活门与“主外涵”活门向外涵排气，而GE经典变循环方案却是在涡扇状态主要依靠低压转子风扇向外涵排气。

我认为YF120在这里比GE的经典方案更前进了一部，因为YF120在涡扇状态是高低压转子风扇同时成为涡扇中的“扇”，而经典方案则是主要由低压转子风扇成为涡扇中的“扇”。

当进入超音速巡航模式时，YF120与GE经典方案类似，通过调节“可调外涵”活门与“主外涵”活门，仅仅使极少的气流通过外涵用以冷却发动机，从而进入近似涡喷发动机的模式。当然，GE经典方案用的前可变截面旁路引射器（Variable-area bypass injector）而不是两组活门。

另外的一个不同——YF120取消了利用同心环形声学喷口（Coannular acoustic nozzle）排放外涵气流。

YF120是直接用可变截面旁路引射器（下图中所示的VABI）把外涵气流排放到发动机后部的加力燃烧室中：

上面关于YF120的结构和变循环方式分析，引出了一个关键疑点——YF120是否有可变距涡轮导向叶片？

可变距涡轮导向叶片的作用是调节涡轮通过燃气所吸收的功率。这个功率是用来带动风扇和压气机的。这种调节作用的存在，使得变循环发动机无论在涡扇和涡喷模式都可顺利运转。

GE经典方案是有可变距涡轮导向叶片的，其位置在高压涡轮和低压涡轮之间。但是YF120大胆地取消了高压涡轮和低压涡轮之间的导向器，根本不可能在这个位置有可变距涡轮导向叶片。

如果YF120有可变距涡轮导向叶片，则处于高压涡轮前、燃烧室后面的高压涡轮导向叶片不是传统的固定式，而是可变距的。但是高压涡轮导向叶片直接受到从燃烧室排出的高温高压燃气冲击，将其做成可变距的技术难度是非常大的。如果YF120的确用了可变距高压涡轮导向叶片，我就非常理解美国空军为什么要置其优异的性能而不顾，放弃YF120了。

那么是否有可能YF120没有可变距涡轮导向叶片呢？我觉得大概是可以的。原因是YF120有三组主要的调节活门和可调的喷口，这些活门和喷口的综合调节，可以在没有可变距涡轮导向叶片的情况下保证发动机在涡扇和涡喷状态有效工作。当然，这种没有可变距涡轮导向叶片的调节，其效果要打折扣，使得YF120只能以较窄的范围在涡扇和涡喷之间转换。我觉得从公布的数据看，YF120以涡扇方式工作时，涵道比是零点三二，仍然是比较小的战斗机发动机涵道比。在这个狭窄的范围内调节，没有可变距涡轮导向叶片大概是可以实现的。（说明：本段所说YF120的三组活门指的是前面YF120结构图中标示的“可调外涵”活门、“主外涵”活门、“VABI”活门。）

总结一下，这个关键疑点是：YF120是否有可变距涡轮导向叶片？我的分析是，可能有也可能没有。如果有，就是技术挑战非常大的可变距涡高压轮导向叶片，如果我是美国空军，也一定要放弃YF120；如果没有，就是综合利用各种活门和喷口来实现狭小范围的调节，而YF120在涡扇状态恰恰仅仅有0.32的涵道比。

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非常感谢诸位帮助我成员认证通过。我本来打算写大约五个拜票贴，从本贴开始，这些帖子改为谢票贴。

再次感谢！

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