最大推力15吨!日本XF9-1航发进展神速,但仍不及涡扇15

科技解析站 2021-02-23 20:50:03

近日,日本航空研究机构突然发布一则消息:日本最新研发的XF9-1航空发动机取得了重大突破。2月18日,有网友在网上发布了XF9-1涡扇发动机三维矢量喷口正在测试的短视频。在此,不得不承认,日本XF9-1涡扇发动机进展神速。要知道这是一款性能直追美国F119的第四代航空发动机。

日本XF9-1涡扇发动机三维矢量喷口测试短视频

接下来,从这款发动机的性能、设计水平、材料水平、发动机研制进度等方面来分析日本的航发研制实力。

一、XF9-1涡扇发动机性能和F119发动机基本相当。

根据日本公开的消息,XF9-1涡扇发动机整体结构和美国F119发动机十分相似,长4.8米、直径1.02米,均和F119差不多,中间推力为11吨,略大于F119量产版本,加力推力15吨,略小于F119量产版本。采用3级风扇+6级压气机+1级高压涡轮+1级低压涡轮,整体结构简直就是美国F119航发的翻版。单纯从日本公开的这个数据XF9-1涡扇发动机的推力数据来看,这款发动机性能已经超过了我国正在大批量生产的涡扇10系列发动机了!

XF9-1发动机原型机

作为一个从没有自主研制过大推力小涵道比航发的国家来说,日本能够做到这点已经是十分了不起的成就了!堪称进展神速!

二、XF9-1涡扇发动机设计水平、材料水平超过涡扇10系列发动机。

根据日本公开的数据来看,XF9-1涡扇发动机的涡前温度高达1800℃,也就是2073K!这个温度堪称第四代航发涡前温度的世界之最!然而,长度、直径都和美国F119差不多的XF9-1发动机的推力却没有明显超过F119发动机。根据相关文献表明,在其他条件不变的情况下,涡扇发动机涡轮前温度每提升100℃(摄氏度),该发动机的最大推力就可以提升近20%。

显然,日本这款航发以高100度的涡前温度为代价,实现了性能和美国F119差不多的性能。这就说明日本的航发核心机设计水平远不如美国。事实上,日本这个国家一直都有单项技术很厉害,技术整合能力却很拉跨的特点。当初XF5-1以F119发动机的涡前温度的代价,实现了最大推力5吨、推重比7.8的拉跨指标。相比之下,我国的涡扇10发动机的涡前温度为1800K左右,推重比却能达到8.5,最大推力能达到144KN。实际上,更早的日本C1运输机同样存在这个毛病。

2019年央视透露,涡扇10B发动机推力为144KN

一般来说,发动机核心机流量越小,推重比越小,研制难度就越小。这说明日本的涡扇发动机核心机设计水平太差,远不如我国。当然,航空发动机的研制水平并不能只看设计水平,而应该综合分析才比较客观。仅从材料技术来看,XF9-1涡扇发动机的材料技术水平已经超过我国的涡扇10发动机!而其研制水平已经超过我国的涡扇10这款发动机。

三、虽然XF9-1涡扇发动机的研制进展神速,却依然落后我国涡扇15至少7年,最大推力也小3.5吨。

2018年7月,当日本传出开始测试XF9-1涡扇发动机的时候,很多人惊呼我国的涡扇15进度很可能要落后日本的这款发动机。然而,若认真了解各大国的航空发动机研制过程,就会发现,日本的这款发动机距离设计定型还很远。

航空发动机不仅是设计出来的,更是试出来的!

以航发研制实力最强悍的美国为例,1983年,美国正式立项启动f-119的项目研制工作,当时美国已经有现成核心机pw5000可用,节省了大把研制时间。即便是这样,美国也要到1991年才正式搞出其验证机YF-119。紧接着,美国为了满足美国空军的要求,继续打磨这款发动机至1998年。至此,YF-119才算正式设计定型,编号改成F119。等到这款发动机彻底稳定,正式批量服役的时候已经是2005年了。美国研制这款发动机,从核心机到量产机,前后耗时22年!

F119发动机试车现场

前苏联研制AL-31前后也耗时14年才完成,这还是下血本“催熟”的结果。AL31项目启动时间是1971年,1974年就搞出了工程样机。为加快进度,在1975-1985间,前苏联下血本制造了57台原型机用于测试,台架试车16625小时,飞行测试6275小时,才在1985年完成设计定型。

那么我国的涡扇15又是什么情况呢?

涡扇15是我国自主研制的第四代涡扇发动机,整体性能对标的是美国F22战机装备的F119发动机。涡扇15同样采用3级风扇+6级压气机+1级高压涡轮+1级低压涡轮,涡前温度约1950K。

2017年,有媒体报道了涡扇15验证机的总设计师江和甫的个人事迹,里面就透露了WS-15的进展信息:WS-15的核心机于2005年点火,2006年进行立项综合论证评审,2009年“核心机”高空台试验达标,2011年“涡扇15验证机”提前一年交付,2015-2016年一直处于原型机试飞前验证的阶段。2018年,有人爆出内部消息显示,涡扇15已经至少生产了3个改进批次。

关于涡扇15的新闻报道

由此可见,涡扇15的整体进度已经远超日本的XF9-1航发了。按照日本2018年验证机交付测试推算,涡扇15进度至少领先日本7年时间。

实际上,除了进度领先日本,涡扇15的推力指标同样领先日本XF9-1航发一大截!

2020年,涡扇15原型机总设计师程荣辉参加“2020军工榜暨首届军民融合风云人物及领军企业”军工大奖评比。其个人介绍资料就首次透露,涡扇15推力高达18.5吨,超过日本XF9-1航发达3.5吨!

“2020军工榜暨首届军民融合风云人物及领军企业”评比个人资料介绍

2018年7月7日,工程院院士刘大响在一次公开讲座中首次透露,我国第四代军用小涵道比航空发动机项目进展顺利,将在未来3至5年内设计定型。结合去年涡扇15型号总师程荣辉参评上述军工大奖的消息来看,涡扇15应该差不多设计定型了!甚至我们可以乐观预计,涡扇15已经开始量产了!

综合来看,日本XF9-1发动机进展已经非常快了,这个进度仅次于美、俄、中三国,领先欧洲了!当然,通过本文分析也会发现,日本始终存在单项技术能力很厉害,整合能力却较差的毛病。这或许是因为日本受到美国的监控,缺少型号研制经验导致的。我们仍然不能低估日本的航发研制能力。

对此,你怎么看?

备注:

1、关于日本XF9-1的论文介绍(链接):

https://www.ihi.co.jp/var/ezwebin_site/storage/original/application/dd53319aef9ca00fe14b39ab1cb6d8fe.pdf

2、图片来源于网络,侵删。

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