殲20再度升級,第四代國產發動機已試飛,院士:性能持平美國F22

胖福的小木屋 發佈 2023-01-28T17:15:10.121599+00:00

殲20是中國首款第五代隱形戰機,中國最早的殲20戰機是採用俄制發動機,單價為330萬美元⼀台AL-31F系列戰⽃機發動機曾經是中國空軍的殲10、殲11,殲15,蘇27SK、蘇Su30MKK 等戰⽃機的⼼髒,中國的訂貨是如此之多,全部訂貨數量接近1千台,直接挽救了俄羅斯整個航空發動機製造⼯業,這些發動機在中國⾃⼰的渦扇10發動機還沒成熟之前,⾜⾜⽀撐了中國空軍⼆⼗年。

殲20是中國首款第五代隱形戰機,中國最早的殲20戰機是採用俄制發動機,單價為330萬美元⼀台AL-31F系列戰⽃機發動機曾經是中國空軍的殲10、殲11,殲15,蘇27SK、蘇Su30MKK 等戰⽃機的⼼髒,中國的訂貨是如此之多,全部訂貨數量接近1千台,直接挽救了俄羅斯整個航空發動機製造⼯業,這些發動機在中國⾃⼰的渦扇10發動機還沒成熟之前,⾜⾜⽀撐了中國空軍⼆⼗年。



小涵道大推力渦扇發動機是什麼

不過搭載了俄制發動機的殲20數量是最少的,中國擁有數量最多的殲20是搭載了國產WS-10C發動機,航空發動機被譽為「機械工業的皇冠」,它的研製難度絕不亞於核武器。目前世界上能製造飛機的國家有十幾個,但具備獨立研製大推力航空發動機能力的國家,只有美、俄、英、法、中五國。

而其中掌握小涵道大推力渦輪風扇發動機的僅有美俄兩個國家,涵道比。是指渦扇發動機外涵道和內涵道的空氣流量之比。涵道比對發動機耗油率和推重比有很大影響。不同用途的渦扇發動機應選取不同的涵道比,如遠程運輸機和旅客機使用的渦扇發動機,其涵道比通常比較大。



通常而言,大涵道比的發動機能達到大推力和省油的效果。因為函道比越大,發動機就越短粗。而戰鬥機要考慮到迎面阻力對高速飛行帶來的不利影響,大函道的發動機的前向投影面積大。所以軍用飛機,特別是戰鬥機都採用小函道比。

可以說小涵道大推力渦扇發動機是所有軍用航空發動機中推力級別最高,研製技術難度最大和在型譜發展中最核心的發動機類型。大推力渦輪風扇發動機直接影響到雙發重型戰鬥機,單發中型戰鬥機的研製、裝備和性能,從而關係到航空兵爭奪制空權、中距攔截和遠程精確打擊等等關鍵戰術實力的形成。其改進出的大涵道比渦輪風扇發動機又通常是戰略轟炸機、戰略運輸機和大型客機的首選動力,因此其還對國家戰略威懾力、打擊力和民用航空發展乃至國民經濟產生深遠的影響。



WS-10C的殲20

2007年1月,配裝WS-10「太行」發動機的國產殲11B重型戰鬥機順利完成定型審查,標誌著我國在自主研製航空發動機方面實現了從中等推力到大推力的跨越;從渦噴發動機到渦扇發動機的跨越;從第二代發動機到第三代發動機的跨越,中國成為了繼美俄之後,第三個能夠生產「軍用小涵道比大推力渦輪風扇發動機」的國家。這個道路是非常艱難的,從啟動項目到2005年設計定型用了18年。

我們總是說中國的發動機不行,這是因為我們總是拿自己和最強的比。在WS-10B之後,「太行」發動機在可靠性,維護性,升限,推力曲線和啟動特性都達到並且完全符合軍方使用要求的狀態,可以通過生產定型大規模裝備部隊使用。



而WS-10C是在WS-10de基礎上改進而來,WS-10C發動機最大推力達到了14.5噸左右,推重比超過8,並具備矢量控制功能。採用國產發動機渦扇10的殲20是產量最多的機型,他的代號是殲20A。

而在殲20A基礎上研製的雙座版殲20,叫做殲20AS,這也是目前國際上首款五代半戰機,擁有六代機標準中的「忠誠僚機」作戰模式,對F22、F35已經產生了絕對性優勢,已經形成了明顯的代差。

作為五代戰機,殲20擁有優秀的機動性、隱身性能,如果再配上高性能的發動機,那麼其機動性將會再上一個新台階。所以在殲20還沒有首飛之前,中國就已經在研製WS-15發動機。



殲20已經試裝WS-15試飛

不久前,中國航空發動機泰斗級研究員劉大響院士在關於《航空發動機和大飛機發展新機遇,江西航空產業的思考和建議》報告中表示,WS-15(峨眉)發動機已完成首飛,並將在完成測試後正式列裝,而它代表的則是中國第四代動力系統。

而裝載了WS-15的殲20就是殲20B,採用了渦扇15發動機的殲20B,修改前機身和氣泡式座艙蓋弧度較大的尾部過渡,以減小衝擊波角度,減少跨音速飛行時的波阻。適當提高駕駛艙後部截面,以降低膨脹波強度,降低壓力阻力,從而大幅度優化殲20B的飛行性能。



有了WS-15,殲20B能提高殲-20機頭指向能力,低空轉向能力,讓其輕鬆實現超音速巡航能力。並在相同機內燃油時,殲-20將飛得更遠,提高相關的航程和作戰半徑。

殲20B的機動性能和近距離格鬥性能等,都將獲得有效提升,對其遂行制空作戰時極為關鍵。根據央視的紀錄片,殲20B最大飛行速度將達到2.8馬赫。

殲20B目前還在測試當中,未來,或將替代殲20A,成為中國的主力機型。自20世紀40年代初以來,戰鬥機發動機已研製發展了五代F119等推重比10級的屬於第四代戰鬥機發動機,具有高性能(高推重比等)、高可靠性、長壽命、低油耗、低信號特徵、低全壽命期費用等特點,可滿足戰鬥機的超聲速巡航能力、良好生存性/隱身性、高機動性與敏捷性和低全壽命期費用等要求。中國的WS-15就屬於第四代發動機。



而根據劉大響院士的報告,中國WS-15發動機的性能已經持平了美國F22的普惠F119-PW-100渦扇發動機,除此之外,中國已經發力研製第五代發動機,中國要在2030年實現發動機領先全球。



劉大響院士:中國航空器動力系統已跨上了三個技術台階,即三代動力(推重比8一級的渦扇發動機和功重比7一級的渦軸發動機);四代動力(推重比10一級的渦扇發動機和功重比9一級的渦軸發動機)和五代動力(推重比12-15一級大推力渦扇發動機、功重比11-12一級渦軸發動機和渦輪衝壓組合循環發動機)

總結

雖然中國的WS-15發動機不如美國美國F35上裝備的F135發動機,F135發動機的最大加力推力高達23噸,推重比11。這是目前全世界最強悍的發動機,F135發動機僅僅依靠一台這種發動機最大起飛重量達到了32噸,接近F22。

但是F135發動機技術並不成熟,2022年12月15日,F-35B發生墜機事件,就是因為發動機的燃油管存在問題,而在2018年,美國海軍陸戰隊一架F-35B隱形戰鬥機在訓練中墜毀。同樣也是因為發動機的燃油管存在問題,這就說明了美國的F135發動機技術並不成熟,而且美國目前還沒有徹底解決這個問題。



中國在對發動機的研製上,正在從多類型全面開花到技術達到世界一流再到引領世界潮流的道路上走去。

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