网上的说法“辽宁号20万马力,而歼20有15万马力”这件事没法讲理。原因就在于“马力”这个功率单位已经很少去做喷气式发动机推力指标了。
首先咱们说下辽宁号20万马力的由来:
在辽宁号的动力系统中最主要的是8台重油锅炉。
这些锅炉的作用就是烧开水,产生大量高温高压的蒸汽。在辽宁号的动力系统中会把这些蒸汽导入到乌克兰产的四台TV-12蒸汽轮机里面。
当蒸汽进入到蒸汽轮机的腔室,蒸汽迅速膨胀降压,在这个过程中推动蒸汽轮机内的叶片转动,从而带动了蒸汽轮机的主轴转动。这样辽宁号就释放了重油中的化学能,并将之转化为了机械能。
蒸汽中的主轴将动力输出到辽宁号的主轴上驱动螺旋桨转动,这个过程中螺旋桨搅动海水推动航母前进,就将机械能转化为了航母的动能。
四台乌克兰的TV-12蒸汽轮机每台最大输出功率为37兆瓦,合起来就是148兆瓦,也就是148000000瓦特,又知道一马力(1hp)等于745瓦特,所以一做除法,我们就可以得到辽宁号有198657马力,这也就是20万马力的来源了。
到了航空发动机上,问题就有转化了,早期的航空发动机也是依靠内燃机吸压做排几个冲程将燃料的化学能通过燃烧膨胀转化为机械能输出。
因为依旧是通过发动机主轴来驱动螺旋桨搅动空气让飞机获得动能。马力的概念也就直接沿用了当初内燃机和外燃机所惯用的形式。
因此在螺旋桨飞机上还是有标注引擎的功率是多大马力的。
例如一架喷火III式战斗机它上面配备的梅林发动机输出功率是1390马力。
但是进入喷气时代,喷气式涡轮发动机并不以输出轴动力来为飞机提供动能。
喷气式发动机的结构中燃烧室后面虽然还带有一个涡轮,但是这根涡轮的作用是贯穿发动机的轴线,带动发动机前面的压气机工作,将空气压缩进燃烧室。整个发动机的推力大部分是依靠燃烧室内的空气燃料混合物膨胀直接产生的。并不存在机械性的动力输出。
因此喷气式发动机的动力计算方式也就是能够产生多大的推力一般以千牛来计算。这种计算方法在工程学上就更简单直接了,也就没有必要使用中间量马力了。
当然了,还有一类喷气式发动机叫做涡轴发动机,
涡轴发动机是将喷气式涡轮发动机的内部主轴延长,通过齿轮组获得主轴上的机械能,再带动外部的转动部件实现动力输出的。很多直升机的引擎就是涡轴发动机。
这时候,就又回到了轴马力的概念上来了,为了在工程上得以计算,马力这个功率概念也就回来了。
到这里咱们就得说下马力的测量了。通常的情况下都会以“主轴扭矩X转速/5252”这个公式来计算马力。前提是你得有主轴输出扭矩才能对马力进行测量。
说回歼-20的马力数,你会发现,我们不可能在歼-20的发动机上接一根主轴,然后在推力没有损失的情况下获得发动机主轴在转动的时候产生的最大扭矩。如果没有推力损失测出来的其实是发动机的压气机的马力。这个数值本身喷气式发动机就不会向外输出,所以测量压气机的马力也就没有意义了。
不过既然是工程学上的事情,我们还是可以通过其他计算方法来算出歼-20发动机的马力数的。这个算法是 功率 = 推力 × 飞行速度。
以歼-20的最快飞行速度2339千米/小时来计算,同时咱们引入WS-15发动机的最大推力。181.373千牛,两台发动机就是362.746千牛,这样子我们就能算出歼-20在最高速飞行的时候所消耗的功率为235200.879千瓦,再按照瓦特到马力的换算则是316354马力,也就是31.6万马力。这个数值要比辽宁号要高多了。
不过这种算法其实是并不准确的,如果以这种算法来计算,歼-20每秒钟就要消耗205公斤的燃油,整个飞机的燃料也维持不几十秒的飞行时间。
那么很多人就好奇了,能不能用歼-20的发动机推动航母呢?这里还有一个燃料效率的问题,如果按照歼-20米秒消耗205公斤燃油的算法来计算,航母上6000吨的燃油只能够使用487分钟。