科报讲武堂

    最近一段时间，中国的军事网站和论坛上开始流传歼-31战机飞行的最新视频和图像，引起广大军迷和国内外媒体关注。1月19日，有媒体报道称，美国军事专家认为，上次试飞时，歼-31的发动机冒出滚滚黑烟，对希望避免在空战中被过早发现的战斗机飞行员来说，是个巨大的不利因素。相比之下，最近重装亮相的歼-31似乎配备了更好的无烟发动机。

    对此，科技日报记者就航空发动机冒黑烟的相关知识性问题采访了军事专家王明志。他指出，航空发动机冒黑烟涉及到发动机的工作原理问题，一般在两种情况下会产生发动机冒黑烟现象：一是富油和贫油，富油和贫油的可燃气体在燃烧时都会产生冒黑烟的现象；二是发动机燃烧中出现的积碳现象。“在各种航空发动机上都不同程度地存在富油和贫油现象，积碳的情况有时严重些，有的程度稍轻。”

    记者搜集到的一些图片显示，飞机冒黑烟的现象普遍存在，无论是美军的KC-135空中加油机，还是B-52战略轰战机，亦或是F-16战斗机，都存在冒黑烟的现象。这究竟是什么原因导致的呢？

    王明志解释说，航空发动机工作时，需要燃料与空气进行充分混合形成可燃气体，在燃烧室里进行燃烧，这一点与普通发动机的原理是一样的。这其中，有一个数值很关键，叫油气比，即可燃气体中燃料和空气混合的比例。当油气比达到一个优化值时，可燃气体的燃烧效率最高，相应产生的推力也会最大。如果油气比过高，即油的比例过高，空气比例过低，就会产生富油的现象；如果油气比过低，即油的比例过低，空气比例过高，则会产生贫油的现象。富油和贫油时，可燃气体的燃烧都不充分，发动机就会出现冒黑烟的情况。

    “航空发动机还有个比较复杂的问题是，它工作的条件有可能在一万多米的高空，也有可能在两三百米的低空或超低空，而发动机的油气比一般是按照飞机最适合飞行的高度进行最优化调节的。打个比方，这个飞机适合于中空飞行，那么它就要按照正常飞行高度时的大气压力、飞行速度及所需推力等参数进行最优化调节。一旦飞机飞行时不在这个高度，就有可能出现贫油或富油的情况，在这种条件下就会出现不同程度的发动机冒黑烟现象。”他说。

    “如果出现贫油和富油的情况，表明发动机不是工作在最优的状态，必然导致发动机的工作效率在一定程度上有所下降，比如推力下降。”王明志指出。

    另外一个可能的原因是积碳，发动机在长期工作的过程中，由于油料燃烧会产生一定程度的微小碳颗粒，这些碳颗粒会附着在发动机燃烧室的后部或者喷管处。那么，发动机在飞行过程中，积累到一定程度的碳颗粒有可能会被高速、高温的喷射气流给带出来。这样也会在外面看到类似于冒黑烟的情况。

    记者注意到，两年前第一款歼-31试飞时发动机拖着浓烟，但是在第二款歼-31试飞时浓烟消失。有分析认为，歼-31还在验证过程中，很多飞行参数都在不断摸索，如今经过改进，性能提升是显而易见的。也有人认为，飞机似乎使用了新型发动机。

    对此，王明志表示：“至于是否更换了发动机，现在并不掌握相关情况。但是解决发动机冒黑烟的问题涉及到很多因素，其中一个方面是优化发动机可燃气体的油气比。这需要对发动机的控制与调节系统进行一定的改进，使可燃气体的油气比随飞机飞行高度的变化进行相应的调整，这样发动机油气比就能保持在最优的状态，从而缓解发动机冒黑烟的情况。”