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渦扇15進度可喜,已裝殲20試飛:媲美F22的發動機,中國宣告突破

2022-12-30由 王亞男航空說 發表于 歷史

發動機專家劉大響院士公開透露,渦扇-15已經開始在殲-20上進行測試。那麼這款動力有何意義,相比美國同款又是什麼水平?我國下一代動力進度又是如何?當六代機亮相時,我們能與美國的發動機齊頭並進,不再落後一代嗎?

渦扇15進度可喜,已裝殲20試飛:媲美F22的發動機,中國宣告突破

中國航空發動機專家劉大響院士公開透露,渦扇-15發動機已經裝上殲-20,並已實現首飛!現在試飛工作正在緊鑼密鼓的進行之中,我們看到“完全體”的殲-20,指日可待。

【渦扇-15,對標就對標美國最強】

劉大響院士不僅是中國航空發動機專家,也是渦扇-15技術方案的制訂者之一。根據他的回憶錄,

上世紀90年代確定渦扇-15方案的時候,劉院士就強調要體現技術先進性,對標美國同類型號

,技術超越俄羅斯及歐洲發動機,這個方案最終被國家採納,成為後來的渦扇-15渦扇發動機。

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(殲-20目前使用渦扇-10C發動機,碳纖維外殼的鋸齒尾噴管)

按照劉院士的說法,渦扇-15技術指標應該直接對標美國F119渦扇發動機,後者是F-22的發動機。F119渦扇發動機軍用推力為9-10噸,加力推力15-16噸,

推重比為10

,是第一型第四代軍用渦扇發動機。

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(F119動力強勁,甚至可以允許二元噴口有一定推力損耗)

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(中國已經公開二元推力向量發動機模型,說明發動機推力本身足夠大,經得起損耗)

【第四代發動機,讓戰機威力倍增】

憑藉F119渦扇發動機充沛的動力,F-22具備超音速巡航和超級機動能力。超音速巡航就是戰鬥機不開加力就能實現超音速飛行,這個能力帶來的不僅僅是速度快,而是戰鬥力的全面提升。

舉個例子,戰鬥機若以M1。5速度進行超音速巡航,中距空空導彈發射包線會擴大50%。同時還能大幅度降低對方導彈瞄準時間,如果四代戰鬥機是100%,那麼超音速巡航戰鬥機可以降低到20%左右,矛更長、盾更厚了。

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(戰機速度越高,導彈發射後的射程越遠,而對方導彈也越難鎖定和攻擊)

由於推力大,F119還採用了二元推力向量噴口。二元推力向量噴口雖然重量偏大,但是它的優點也非常明顯,首先它容易與機體一體化設計,隱身效能更好。另外它的結構更加緊湊,阻力小,有利於飛機實現超音速巡航。二元推力向量安裝反推力裝置也很容易,這樣就可提高飛機起降效能。

【研發第四代動力,美國用了20年】

正是F119渦扇發動機擁有這些優良的效能,所以我們渦扇-15才會以它的背景機進行技術攻關。當然技術越先進,效能越好,難度就越大。

美國從上世紀80年代初確定研製F119發動機,一直到2000年才設計定型,耗費20年時間,這還不包括前期技術攻關積累

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(更高的推力意味著更高的溫度,需要葉片有更高的冷卻系統)

噴氣發動機推力大,燃料室產生的高溫燃氣溫度就越高,F119渦輪前溫度為1977K,三代發動機例如F100的指標赤1600K左右。如果高的溫度對於渦輪葉片提出了非常嚴格的要求,要求採用單晶葉片,還要塗上高效隔熱塗層,葉片採用多層冷卻系統進行降溫。僅此一項就涉及到氣動、材料、工藝等等領域,其中一個短板都會影響發動機效能。

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(空心冷卻+單晶+隔熱塗層,才能讓熔點較低的葉片,在高溫中持續高強度工作)

【殲20動力兩步走,路線非常正確】

正是四代發動機技術難度太大,國產發動機無法跟上主機發展。我們只好接受現實,先讓殲-20裝備現有發動機,然後再裝備渦扇-15。俄羅斯採取也是這個方針,蘇-57先裝備過渡發動機,真正的四代發動機-產品30也在發展之中。

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(蘇-57也在等新一代發動機量產)

殲-20裝備渦扇-15之後將會如虎添翼,作戰能力直逼全球之巔。首先殲-20將具備M1。5的超音速巡航能力,飛行和機動效能能夠壓制F-35,與F-22相媲美。但F-22沒有分散式光學孔徑系統,也沒有頭盔瞄準/顯示器,在近距空戰之中處於劣勢地位。然後隱身效能更好,渦扇-15推力大,應該會採用二元推力向量,進一步增強飛機隱身效能。推力向量噴品運用還會提高飛機超級機動效能、短距起降效能。

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(殲20換裝二元推力向量噴口想象圖)

【下一代發動機,中美已齊頭並進】

按照劉大響院士的說法,我們還在發展新一代發動機。

新一代發動機滿足第六代戰鬥機配套要求,推力更大,推重比提高到15-20

第六代戰鬥機飛行包線要比第五代戰鬥機更大,單純的渦扇發動機已經不能適應。因此第六代戰鬥機的動力應該是一部自適應變迴圈發動機,它可以更好兼顧高速和低速,高速用渦噴推力大,低速變渦扇更省油。

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(變迴圈對發動機材料和設計提出了更高的要求)

國產第五代自適應變迴圈發動機有希望在2030年之後投入使用,作為國產第六代戰鬥機發動機。

歷經數十年的技術追趕,我們從學習模仿到自主研發,從望其項背到齊頭並進,許多領域的產品一步步從落後走到了先進,如今國產發動機終於也加入了這個行列。

隨著中國逐漸補全發動機技術短板,代差逐漸消失,現在已經能在下一代發動機專案上,與國外幾乎齊頭並進,獲得這個成就十分不易。

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(國產六代機想象圖)

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