最适合歼20的发动机并不是涡扇10、涡扇15,而是自适应涡扇发动机!

科技解析站 2020-07-28 23:30:53

目前,歼20已经装备了14.5吨推力的涡扇10B发动机。根据美国专家的评估,歼20的作战半径至少能达到1500公里。但是美国的F22作战半径居然只有800公里。

歼20隐身战斗机

为何会差距这么大?

一方面是设计取舍问题。F22翼展、机身截面都更大,激波阻力更大,导致其飞行阻力更大;另一方面是发动机采用涵道比只有0.3的涡扇发动机,类似“放气涡喷发动机”,油耗更大。坐过飞机的人会发现越先进的民航客机,发动机越短粗。实际上这样做的目的是为了增大涵道比,提升燃油效率,但缺点是无法超音速。纵观航空发动机发展史,一开始出现的是涡喷发动机,这种发动机相当于涵道比为0的涡扇发动机,为了提升燃油效率,涡扇发动机便应运而生。也就是说涵道比越大,越省油,涵道比越小越耗油。但是并不是说涵道比越大越好,不同用途的飞机性能取舍也不一样。为了兼顾亚音速机动性和超音速性能,战斗机一般采用涵道比低于1的小涵道比发动机。

据说是涡扇15在10多年前定的进度计划,实际进度比计划更快

美国的F22为了兼顾亚音速和超音速机动性以及不开加力的长时间超音速巡航能力,采用了接近涡喷的涡扇发动机。F119涵道比仅有0.3,虽然还是比涡喷更省油,但是比所有第三代涡扇发动机都更耗油。由于美国的军事基地遍布全世界,作为一款美国战机,它的定位很符合它的进攻型战斗机定位,无需过多考虑航程问题。但对于我国,这样的战斗机显然不符合我国的定位。由于美国的军事装备“存量”巨大,我们的少量“优质增量”短期内绝无可能扭转敌强我弱的趋势。因此,歼20定位为“防守型”战机比较合适,那么牺牲续航能力来追求超音速巡航能力则不是我们优先追求的目标,而且我国的第五代涡扇发动机WS15也还未成熟,暂不具备实现这个功能的实力。

2011年的成果汇报会

2011年,WS15就已完成验证机研制。截至2018年,WS15至少已经小批量生产了3个改进批次,可以说已经研制成功,但稳定性还有所欠缺。不过近期又有消息说WS15已经完成高空台试验,即将装备歼20,虽然这是个好消息,但这款发动机并不完美。

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涡扇15对标的航空发动机就是美国F22装备的F119发动机,WS15初始版本加力推力和F119基本一样,都是15.6KN。两款发动机都采用3级风扇+6级高压压气机+1级高压涡轮+1级低压涡轮。相比涡扇10发动机高压压气机少了1级,低压涡轮也少了一级。推重比达到10一级,相比之下,涡扇10推比为8一级。这两款发动机性能基本相同,虽然高空性能、超音速性能相比第三代涡扇发动机都有很大提升,但也存在耗油率更大的毛病。

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那么,为了歼20换装WS15以后性能会有什么样的变化呢?

第一,亚音速、超音速及高空性能进一步提升。

得益于更大的推力,歼20的整机推重比将有一定提升,其亚音速及超音速性能将进一步提升。而更小的涵道比将使WS15的高空推力下降幅度更小,有效推力更大,因此其高空性能将更好。

第二,油耗更大,航程将缩小。

由于涵道比更小,WS15油耗更大,这将导致歼20续航能力下降,留空时间将缩短,进而导致本土防守能力将下降。因此,实际上WS15并不适合“防守型”歼20,而更适合“进攻型”歼20。隐身战机进攻时讲究的是快打快撤,这个时候强悍的超音速续航能力则能节省进攻时间和回撤时间,尽量缩短敌人的应对时间,尽可能避免被击落的风险。

前不久,有网友爆出WS10发动机已经研制成功最大推力达16吨的改进型号。如果这个新闻是真的,那么这个型号的WS10相比WS15更适合“防守型”歼20。但由于涵道比更大些,即使推力一样,它的超音速性能和高空推力也都不如涵道比更小的WS15。因此,这款发动机也不够完美。

可变涵道比涡扇发动机运行图

既然改进型WS10和WS15都不完美,那么是否有一款发动机能做到既兼顾亚音速、超音速及高空性能,又能省油?

答案是有!这就是可变涵道比涡扇发动机(也叫自适应涡扇发动机)!

这种发动机根据飞行高度和飞行速度,将涵道比调节到最适合的状态,使其能兼顾飞行性能和油耗,而且还能减少红外特征。根据美国的试验数据表明:可变涵道比发动机能提高25%的燃油效率,提升35%的续航里程,并减少60%的红外特征。

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那么我们有没有这种发动机呢?

目前是没有,但已经取得了不小进展,预计10年内就能研制出来并装备战机。

2018年,有关媒体报道中航集团专程型号总师刘乐泉同志的先进事迹,文中首次提到国产新一代自适应变循环发动机研制进展,国产新一代发动机已经进入“关键技术整机验证阶段”,为发展新一代战斗机打下了坚实基础。这表明我国的可变涵道比涡扇发动机已经经过了前期技术预研、部件试制、核心机研制等阶段,进入到验证机试验阶段,预计目前正处于原型机研制阶段。若有兴趣,可以搜索《航空动力的攻”心“战》这篇文章详细了解。

结合前不久有人透露WS15的改进型号就是可变涵道比涡扇发动机的信息来看,我国有可能一步到位采用可变涵道比发动机也就是WS15改进型号装备歼20改进型号。希望我国的科学家再接再厉,尽快赶上美国航空发动机的最先进水平。

对此你怎么看呢?欢迎共同探讨。

1 阅读:156
评论列表
  • LWJ 3
    2020-07-29 01:16

    胡说八道!F22采用发动机内缩设计等于少了一个巨大油箱!

  • 2020-07-29 01:25

    涡扇十五整明白了后再来好高鹜远!

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