近日,在解放军表彰人物中,涡扇15总设计师程荣辉赫然在列,而在简介中,提到了涡扇15发动机的性能,作为小涵道比大推力发动机,涡扇15的推力达到了18.5吨,是无可争议的全球第一,这也就意味着换装了涡扇15发动机的歼20,将成为全球最强五代机。
另外,中国航空发动机泰斗级研究员刘大响院士在关于《航空发动机和大飞机发展新机遇,江西航空产业的思考和建议》报告中表示,WS-15(峨眉)发动机已完成首飞,并将在完成测试后正式列装,而它代表的则是中国第四代动力系统。而在网络上,搭载了涡扇15发动机的歼20B(搭载了涡扇10的歼20叫歼20A)试飞照片也屡有流出,从这可以看出,完全体的歼20将在不久后到来。
歼20搭载的发动机发展
歼20作为中国首款第五代重型隐身战斗机,其发动机最早是采用俄制发动机——AL-31F系列战⽃机发动机,AL-31F是由俄罗斯研制的带加力燃烧室的涡扇发动机。苏-27著名的“眼镜蛇”机动飞行动作就离不开“幕后英雄”——AL-31F。这种发动机尺寸小、推力大、稳定性高、维修简便。为了适应中国战机的需求,我国在引进这款发动机后,进行了多次改进。
单价为330万美元⼀台AL-31F系列战斗机发动机曾经是中国空军的歼10、歼11,歼15,苏27SK、苏Su30MKK 等战⽃机的⼼脏,中国的全部订货数量接近1千台,直接挽救了俄罗斯整个航空发动机制造⼯业,这些发动机在中国⾃⼰的涡扇10发动机还没成熟之前,⾜⾜⽀撑了中国空军⼆⼗年。
不过,搭载了AL-31F发动机的歼20数量非常少,中国服役的歼20绝大多数都是搭载了涡扇10发动机,而作为第三代发动机的涡扇10发动机只是过渡版,涡扇10发动机虽然是大推力小涵道比涡扇发动机,但是涵道比和推力都不匹配歼20。
第五代战斗机使用的第四代动力系统主要具有高性能(高推重比等)、高可靠性、长寿 命、低油耗、低信号特征、低全寿命期费用等特点,可 满足战斗机的超声速巡航能力、良好生存性/隐身 性、高机动性与敏捷性和低全寿命期费用等要求。
小涵道比大推力涡扇发动机的技术难度
很多人不知道小涵道比大推力涡扇发动机的技术难度,在结构上,通常将喷气发动机的压气机、燃烧室和涡轮叫做核心发动机或燃气发生器。
当空气流经涡轮风扇发动机的前端风扇后,分为两个部分:一部分气流进入燃气发生器,叫做内涵道;另一部分从燃气发生器的外围通过,称为外涵道。外涵道与内涵道的流量之比,叫做涵道比,也叫流量比。
涵道比越大越省油,经济性越好,高涵道比的发动机在亚音速时有非常好的能效,所以大涵道比大推力的发动机一般用在客机、运输机上,而现代战斗机也大多采用涡扇发动机为了追求高空的超音速性能,使用低涵道比的发动机。当然有一个特殊的例子,那就是F35,它使用的是大涵道比大推力发动机,虽然F-135增推版发动机拥有23吨的推力,但是因为自身设计原因和大涵道比发动机的原因,无法有效发挥大推力的优势,更是成为了唯一无法超音速巡航的五代机,在歼20面前,就是一直慢腾腾的大肥鹅。
其中掌握小涵道大推力涡轮风扇发动机的仅有美俄两个国家,中国是第三个掌握了小涵道大推力涡轮风扇发动机的国家,小涵道大推力涡扇发动机是所有军用航空发动机中推力级别最高,研制技术难度最大和在型谱发展中最核心的发动机类型。大推力涡轮风扇发动机直接影响到双发重型战斗机,单发中型战斗机的研制、装备和性能,从而关系到航空兵争夺制空权、中距拦截和远程精确打击等等关键战术实力的形成。很多人说中国发动机不行,是因为拿中国的发动机和世界上最先进的美俄比。
中国涡扇15的性能已经全球第一
而涡扇15发动机的18.5推力,已经超过了美国F22使用的小涵道大推力发动机F119了,F119发动机是为满足美国F-22战斗机的超声速巡航能力、良好的隐身能力、高的亚声速和超声速机动能力、良好的敏捷 性、远的航程和短距起落能力、高的可靠性、好的可 维修性、强的生存力、低的全寿命期费用而研制的。 在性能方面,该发动机具有高推重比、小涵道比、高 总压比、高涡轮进口温度等特点。
F119发动机最初设计的时候推力在15.5左右,经过多年的发展,F119的推力差不多在17.7左右,和涡扇15发动机的18.5还是有不小的差距。可以说,涡扇15发动机无可争议成为了全球性能最强的小涵道大推力发动机。在F119发动机之后,美国在小涵道大推力发动机研发上一直不顺利,原本作为小涵道比研发的F135成了大涵道比发动机,和F35不匹配,而在F135的研发公司普惠的运作下,通用开发了16年的F136发动机又被强制下马,美国在小涵道大推力发动机的研发上由此停滞。
另外,还有一个值得注意的点是,除了歼20,轰20也将搭载涡扇15发动机,目前,官方透露的消息是轰20会是全球首架超音速巡航的隐身战略轰炸机,在涡扇15的加持下,轰20会有什么亮眼表现,也让我们拭目以待!
总结
和美国不同,中国目前在发动机技术上已经越来越成熟,达到了世界一流水平,小涵道大推力的涡扇15发动机已经量产,大涵道大推力的涡扇20、长江1000也都已经量产,中涵道的涡扇19也将量产。
与此同时,中国在发力第五代航发动力系统(推重比12-15一级大推力涡扇发动机、功重比11-12一级涡轴发动机和涡轮冲压组合循环发动机),中国在第五代动力系统上,将会和美国走上不一样的到来,从仿制到自研再到领先,中国发动机走出了属于自己的道路。
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