歼20换装我国的国产涡扇15有多大的性能提升?

淘宝易批发网 2022-05-24 04:40 编辑:仇昌 291阅读

从歼20已经开始大规模生产的现状来看,或许歼20不会再等待涡扇15了。原本属于歼20御用发动机的涡扇15,已经因为性能达到其最初设计要求的涡扇10C来取代。而涡扇15这个即将参军的新兵,或将被赋予新的性能再次踏上新的研制征程!

涡扇10C的性能达到涡扇15设计指标的90%,足以满足歼20的使用。航空发动机,作为战机的心脏,对我国的航空工业来说总是姗姗来迟,总会慢那么一步。我们为歼10配套研发的涡扇10,因为航发工业底子比较薄弱,从上世纪八十年代研发,到真正可以加入空军,用了三十年。一代人为此付出了一生的青春。好消息是我们总算赶上来了,而且涡扇10的起点非常高,虽然一开始定型有这样那样的问题,但是作为大推力涡扇发动机,涡扇10最终还是迎来了真正性能完善的那一刻,这时候经过多年完善的涡扇10,突然成为了一款性能快要比肩美制F119的航空发动机,这时候的涡扇10,已经足以满足歼20所有性能的发挥。

今年年初,成飞对外宣布,歼20已经满足了所有四代机(我国称为四代机)的性能标准。这句话的背后所折射的,主要是歼20换装了新的发动机,可以满足超音速巡航以及超机动等需要强劲发动机才能得到提升的隐身战机性能!

珠海航展以后,成飞再次对外宣布,将成立五个一对一接装团队,对五个部队同时供应歼20战机。这些信息背后直接指向了歼20开始大规模生产的暴兵阶段。而我们等了那么久的涡扇15,始终没有传出定型交付的信息,这说明歼20所装配的发动机并不是涡扇15,而是涡扇10的最新改进型涡扇10C或者涡扇10CG!根据网上的消息,涡扇10C的性能,已经基本达到了早期涡扇15的性能参数标准,可以作为歼20的发动机机型大规模的生产!

涡扇15的性能设计参数如下,中间推力10.4吨,加力推力15吨。推重比9.最新的涡扇10C的性能参数如下,中间推力,接近10吨,加力推力14.5吨。有说涡扇10CG的加力推力将近16吨,根据加力推力对于发动机性能的提升参数,如果后一个标准成立,那么涡扇10C的中间推力将超过10吨。前面一个数据推重比是8.8,后面数据的推重比高达9.4.很显然,军事专家傅前哨所说,涡扇10的最新改进型的性能已经达到了涡扇15设计指标的90%,前面数据更可信一些。目前涡扇10的中间推力在10吨以下,加力推力是14.5吨,而推重比在8.8到9的样子!

涡扇10在2004年定型的时候,还非常不成熟,到今天大约18年的时间,已经改进到了涡扇15的技术水平了。可见这是一款潜力非常大的飞机。我国军工素有精益求精的优良传统,这一点从30年持续改进歼8战机就可以看出这套对于军工发展的严苛态度。歼8飞机在定型的时候,还是一款没有安装雷达的,只能进行格斗空战的高空高速飞机。持续改进了多个型号直到歼8F,却具备了和早期F16以及幻影2000一战的能力。从这里可以看出,我们的航空工业对于装备的潜力会去倾力挖掘,涡扇10经过将近40年的研发,性能上赶上来也不是没有可能的事情!

说到这里依然会有人抬杠说,涡扇10发动机即便是达到涡扇15的性能水平,依然对美国的航发有落后,尤其是落后于F119,F135。这也就代表着歼20的飞行性能落后于F22,F35。对于这种武断的论调,我建议您去看一下歼20气动方面对F22有多大的提升再来反驳!

涡扇15既然已经有了替代者,那么科研工作者可能会以涡扇15为原型,研发我们自己的自适应变循环涡扇发动机!现代航空发动机,都是基于某种性能要求,设计的固定性能参数的航空发动机。虽然发动机推力和推重比越来越大,但是因为存在固定参数的问题。要么高性能发动机油耗大,要么油耗小的发动机推力达不到要求。为了改变这种限制,美国率先开始了自适应变循环发动机的研发,目前已经取得了成功。目前其正处于最后的定型阶段,算是领先世界十年的产品。

所谓的变循环发动机,主要是美国涡扇发动机在走到瓶颈之后,研发的下一代涡扇发动机。这种发动机可以根据不同的任务需求,满足不同发动机参数的性能输出,可以兼顾油耗低,推力大,推重比高等多种任务段的参数需求。这主要是因为F119这款极小涵道比的发动机的性能已经发挥到了极致,如果再发展下去,外涵道就没有了。变循环发动机的工作原理是根据不同的任务需要,自主适应环境需要并变换发动机的涵道比,涡轮前温度,增压比和空气流量等参数,为飞机作战提供更加多样的性能选择。这种发动机的好处是,既省油,又可以满足高推力推重比的需要,这种需求在以往的发动机上是不可能实现的,但是现在随着技术的发展,变循环发动机却可以实现!

假如战机在起飞到飞行去战场的巡航阶段,变循环发动机可以以最大外涵道进行工作。这时候的空气流量较小,涡轮前温度也不高,这种工作状态下,飞机发动机会非常节省燃料。一旦战机赶到战场需要发动机发挥更好的性能,则可以将涵道比变到最小,这样飞机以最高速度飞行,同时涡前温度提升,增压比达到最大,有利于战机在战场上的机动和快速反应。根据美国的测算,采用自适应变循环发动机的六代战机,航程甚至比三代机还要提升35%,燃油消耗减少25%,发动机推重比最大可以达到15,这是现代所有航空发动机都无法达到的高度!如果同样起飞重量的战机,可以减小油箱容积以增加作战航程和载弹量,也可以通过增加油箱容积的方式来增加战斗机的作战半径,届时战机的作战边际会再次拓展!

当前美国已经研发成功的XA100自适应变循环发动机,基本上处于装备空军的边缘了,也就是说,美国第六代战机的发动机研发基本已经完成了。

咱们的歼20已经研发成功,接下来的任务,无疑是加快六代机的研发。从我国装备的发展惯性来看,六代机的预研估计十多年前歼20研发的时候就已经开始了。这时候应该已经完成了设计的最后阶段了。相比于五代机的4S性能要求,六代机的性能要求是4H,H是取得HIGH单词的首字母,意思是为了获取比隐身战机4S性能更上一层楼的性能标准。比如更强的隐身性能,更快的超音速巡航能力,更强的战场态势感知能力以及更强大的超音速机动能力。这对于发动机的性能提出了更加严峻的要求,也只有自适应变循环发动机能够满足这种战机的作战要求!

我们的涡扇10既然已经可以满足歼20的使用,开始了大规模的生产。涡扇15原始的设计就没用了。接下来,涡扇15应该是朝着更高的目标重新出发了,而这个目标,就是下一代战机所需要的自适应变循环发动机!很多人其实挺担心涡扇15的研发进度是不是能够赶上六代机的研发进度的问题,因为涡扇10的研发进度落后于歼10战机,涡扇15的研发进度明显的落后于歼20.如果再把涡扇15变身成为新的变循环发动机,是不是现在开始有点晚呢?我想大家应该不用过于担心这个问题,因为自适应变循环发动机本身对于性能的提升要求已经不高了,只是要求发动机能够具备省油和高推力两个指标,这就是说,核心在于变换涵道比和涡前温度。也就是说将早期的大涵道比涡扇发动机和后来研发的小涵道比涡扇发动机合二为一。这对于航发的进步应该是相对比较容易的!

咱们的涡扇10的研发用了20年,涡扇10的改进用了18年,前后差不多四十年的时间才成熟。大家因此担心我们的涡扇15变循环发动机跟不上进度。其实最难的,往往就是最开始的。我们涡扇10的研发是我国第一款涡扇发动机,就像歼8飞机是我国第一款高性能飞机的研发一样。只要完全走过了一个研发流程,新装备的研发速度就会大大加快!咱们的歼8飞机研发成功用了15年,如果算上后来的改进,用了37年。歼10战机的研发用了大约12年,算上后期的改进,用了22年,研发时间减少3年,整个进度加快了15年。到了歼20,从首飞到定型,只用了7年,到改进完成大规模生产,用了9年,时间又加快了13年。

涡扇10研发之所以慢,主要的原因是我们第一次跟进涡扇发动机的自主研发,时间较慢。这中间走了很多的弯路,到了涡扇15的研发,中间的弯路就可以避开,所以我们看到最早2018年就传出涡扇15已经研发接近完成的报道!这时候,涡扇10C的改进也差不多完成了,当我们回过头来发现,涡扇10的最新改进型已经足以满足歼20对发动机的要求,所以涡扇15就没必要快速定型了。接着搞下一代的变循环发动机,为六代机研发新的发动机的任务成为了比涡扇15定型更紧迫的任务了,所以涡扇15的性能要求再提升,应该就是本着这个目标去的。从装备发展的速度来看,我们是越来越快,美国是越来越慢。现在我们实现了对美国五代机的并驾齐驱,未来六代机领域,我们可能将会一举摆脱落后的局面!说不定还会早美国一步搞出六代机呢!

不换涡扇-15,歼20也可以凭借吊打四代和四代半战机。但是遇到像Su-35这样带推力矢量喷管的战斗机,歼20狗斗应该是打不过的,只能是凭借隐身优势远就离狙杀。所以拥有推力矢量的发动机是必要的,这是歼20达到完全体的关键。

除此之外,歼20想和F-22同台竞技,也必须有涡扇-15。原因是:歼20和F-22都属于拥有较高超音速升阻比和过载能力的机型,也就是说二者都是为超音速格斗而生的。F-22在1.8马赫下依然能做出6G大过载机动,可见这款战斗机有多可怕,超音速下F-22打F-35和其他四代战机就像老鹰捉小鸡一样,小鸡显得是那么可怜弱小又无助。歼20也具备相同特性,外形设计已经表明它是为超音速而生的。

歼20的机翼后掠更大,整体锥角小于F-22,表明它非常重视超音速性能

F-22的二元推力矢量技术是实现超音速下大过载机动能力的一个关键

那么在超音速段,两者谁拥有更多的剩余推力,谁能做出更大过载的机动,谁的胜算也就越大。

所以涡扇-15对歼20的意义是不言而喻的,是歼20能否登上兵器排行榜之巅的关键所在。涡扇-15应该是一款推重比10一级,拥有推力矢量喷管的大推,这意味着歼20装上它可以较为容易地实现超音速巡航,矢量喷管可以通过偏转参与超音速下的配平,这样相当于其他翼面偏转角度变小,减少了迎风面,配平阻力将进一步减小。也就是说,不光是推力变大大了,阻力还变小了,用王司徒的话说就是:

实际上,歼20上矢量发动机已经是半公开的秘密,连杨伟院士接受采访时都没有否认这一点。珠海航展上的歼10B,就是歼20上新发的一个热身动作。

杨伟院士表示:矢量出来了就用到新飞机上,新飞机是啥?

飞舞的摩羯大佬创作的一副漫画,珠海航展我们看到的歼10B表演机,其实恰恰是给歼20矢量版热身用的