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航空制造技术·2010 年第 24 期
FIGURE ■ 高歌 Gao Ge
北京航空航天大学教授、博士生导师
Professor and Doctor Advisor of Beihang University
“航空发动机气动热力”国防重点实验室副主任
Vice Director of National Key Laboratory on Aero-Engines
高歌
工程热物理及流体力学专家
摄
影
/侧航空发动机原理
卫
2010 年第 24 期·航空制造技术
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FIGURE
技术的创新？高歌：如果我们只是一味跟踪世界先进技术，其后果就是总跟在别人反超别人。要想真正的超过其他航空强国，就必须进行创新，另辟蹊径。尽管现在我们都主张自主创新，但创新也要注意层面，如果仅在技术细节上进行改进而原理上没有突破的话，是远远不够的，必须在理论层面上有所突破，才是最根本的创新，一些重大的技术突破往往首先在原理上有重大进展。要在原理上有所创新，就要重视基础研究。但我们不能泛泛地进行研究，而是要对其中有可能带来原理突破的内容进行研究。我们现在成立的新技术研究所，归属中国航空研究院名下，就是要进行这方面的工作。 （采访 侧卫 晓立 责编 小城）
：请您介绍一下您目前所从
事的研究工作及其进展。
高歌：我们新技术研究所主要
进行一些与航空相关的前沿技术及
其基础原理的研究工作。主要有新
概念发动机和新能源技术等方面的
研究工作。
我目前所从事的研究方向之一，是对新概念航空发动机的研究，主要
从基本原理上对航空发动机进行研
究试验，和以应用研究为主的发动机
研究所相比，我们站在更高层面上进
行一些基础研究工作。
在新能源的研究方面，研究所中
的能源部主要从事新型能源的研究。
我们的工作就是要突破现有能源格
局，寻真正的新型能源。
：您研究过“余热增推”技
术，请问“余热增推”技术是如何实
现的，与现有的热-机械转换技术相
比，该技术有哪些特点？
高歌：谈到“余热增推”技术，首
先来谈一下喷气发动机的尾喷管。现
代喷气发动机喷管的出口气流温度达
到500~800℃，这个热量是很高的，意
味着发动机燃料热能的大量浪费，喷
气发动机的效率只有20%~30%，因此
要对这部分热量的再利用进行研究。
目前的热机都是利用膨胀过程做功，
而我们的研究方向是使这些热量通
过非膨胀的热功转换过程来转变成
可用功率。
这种非膨胀的热功转换类似龙
卷风的原理。龙卷风是冷热空气剧
烈交流产生的强烈旋流现象。龙卷
风外面是热气流，里面是冷气流，其
旋转的能量来自内外的温度差所形
成的径向热量交换。
航空发动机如果想利用这个原
理来获得机械能，可以从压气机中抽
取一部分冷空气，然后利用燃烧室或
喷管产生的热量，利用前面所说的对
流来形成旋转动能，最后把旋转动能
转变成发动机的轴向推力。我们也做
过计算，这种增推方法比传统的风扇增推效果更明显，而且这种方法并不妨碍传统的风扇热功转换，因此传统的发动机改进方案可以同时进行，这样可进一步增加发动机的推力和效率。：请问国际上先进航空发动机技术的最新研发情况如何，存在哪些技术瓶颈？高歌：根据经典理论，要提高涡轮发动机的性能主要有3种途径：一是提高压气机压比。目前来看，现役发动机压比为30左右，而在室验室中可以得到50~60的压比。但再提高压比就会大大增加压气机的重量和复杂程度，这是得不偿失的。二是提高涡轮前温度，目前发动机燃烧室温度达1700℃以上，但进一步提高温度会对涡轮材料和冷却技
术提出重大挑战。三是增大涵道比，提高发动机空气流量，但这限的。现代发动机的性能已经很先进，而且非常复杂，若按常规方法提高发动机的性能，只能进一步提高复杂程度，但与性能的提高并不成比例，如果原理上不出现重大变化的话，就不会有本质的改变。脉冲爆震发动机是一个新的研究方向。脉冲爆震发动机是在一个空腔里面使一部分油气发生爆震，利用爆震的超音速冲击波来使其他部分的油气燃烧，这可以近似看成定容燃烧过程。但这种发动机现在还远未成熟。：航空发动机技术的发展，必须依靠创新，请问如何推动发动机书中的观点和技术途
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