Re: [新聞] 美軍SR-72「黑鳥之子」傳明年底試飛

※ 引述《saccharomyce (酵公菌)》之銘言：

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

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https://i.imgur.com/9CzcakJ.jpeg

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對 我修改了

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

理論上J58可以算是第一代的VCE