向世界宣布!WS19已量產,推力超美F414發動機,殲35性能將超F35

胖福的小木屋 發佈 2023-04-02T00:39:46.409857+00:00

近日,第三屆中國航空投資峰會上,中國航發北京航空材料研究院專家張勇在接受採訪的時候公開表示,渦扇19已經進入了選材階段,這說明渦扇19已經開始量產。

近日,第三屆中國航空投資峰會上,中國航發北京航空材料研究院專家張勇在接受採訪的時候公開表示,渦扇19(WS19)已經進入了選材階段,這說明渦扇19已經開始量產。



渦扇19已經量產

發動機研製階段,高性能材料可以直接採用實驗室小批量生產,可以單獨採用各種技術對材料進行強化,但要大批量生產,仍然需要對材料選擇、生產工藝進行設計,確保用於大批量生產的材料、工藝穩定性足夠高、價格適中。說白了就是批量生產的材料關鍵性能必須能和實驗室小批量特別生產的材料相媲美,甚至超越。

開始選材就說明研製工作基本完成,已經先行小批量生產了。所以我們可以看到,殲35已經進入試飛階段,甚至還有網友拍到了已經刷好塗裝的殲35,在選材結束之後,渦扇19就會進入大批量生產階段。

渦扇19是我國針對第五代戰鬥機研發的第四代小涵道比中等推力發動機,他的推重比要超過10一級,同時最大推力超過了10噸,軍用普通推力也在8噸左右,從性能上完全超過了渦扇13,推力將會超過美國給F/A-18E/F戰鬥機配備的F414發動機(美國目前最先進的小涵道比中推力發動機)。

搭載了渦扇19的殲35性能將遠超F35,這是因為F35存在著先天缺陷,那就是F35使用的F135發動機和F35不匹配。

F135發動機與F35不匹配

首先大涵道比和小涵道比發動機針對的是不同類型的機型,大涵道比渦扇發動機具有推力大、耗油率低、壽命長、可靠性高、污染低、噪聲小等特點,廣泛應用於民用客機、運輸機、加油機、預警機、無人機等。



因為噴氣速度快,所以小涵道比更適合高速飛行的飛機通常小涵道比渦扇發動機主要用於戰鬥機、戰鬥轟炸機和攻擊機。



而F35採用的F135則是大涵道比大推力發動機,雖然推力很大,最大推力可達19噸,但是F35完全不適用,這讓F35不具備超音速巡航的能力,F35也是唯一不具備超音速巡航能力的五代機。實際上,F135在研發立項的時候,就是小涵道比大推力發動機,但不知道什麼原因,變成了大涵道比,美國也知道問題所在,所以本來研製了F136替代,但是F136因為種種原因強制下馬,後來又尋求以先進的變循環發動機(ATEP)為基礎的新發動機,但是也在2023年放棄了,原因是過高的成本和技術障礙。

除此之外,大推力發動機和中等推力發動機針對的是不同的領域,大推力發動機一般以單發方式裝配在中型戰鬥機上,比如殲10戰鬥機、F16戰鬥機等都是單發大推的中型戰鬥機;以雙發方式裝配在重型戰鬥機上,比如F15、蘇27、殲11、殲16、殲20、F22、蘇57等戰鬥機都是雙發大推的重型戰鬥機。



但是中等推力發動機則是以單發方式裝配輕型戰鬥機,比如FC-1梟龍戰鬥機、LCA光輝戰鬥機等都是單發中推的輕型戰鬥機;以雙發方式裝配中型戰鬥機,比如陣風、EF2000颱風、F-18等戰鬥機都是雙發中推的中型戰鬥機。因為推力大,F35則只採用了一台F135發動機,而為了提升戰機抗損能力,艦載戰鬥機最好採用雙發設計,而F35C採用單發設計導致墜毀風險遠超雙發設計,是很不靠譜的設計。



F135發動機存在缺陷

需要說明的是,F135發動機存在缺陷,F135發動機的燃油管存在缺陷,燃油管在發動機的外表,把燃油從供油口輸送到燃油噴嘴去。一般燃油是需要控制油量的,這由發動機的燃油調節器來完成。而燃油調節器要控制燃油量需要感知發動機的狀態,也就是需要連接各種傳感器,氣壓的,溫度的,轉速的,等等。

早在2018年9月,美國海軍陸戰隊一架F-35B隱形戰鬥機在訓練中因為燃油管問題墜毀。而2022年12月15日,F-35B再次發生墜機事件,同樣也是燃油管問題,這也意味著美國4年時間裡沒有解決發動機燃油管問題。

除此之外,F135系列發動機設計之初分配了15KW的抽吸氣用於系統的冷卻,這在在發動機的測試中符合需求,並存在一定冗餘,但是在飛機的開發的最後階段發現飛機實際冷卻需求超出了發動機原設計,因此要想冷卻就需要F135發動機更高功率運轉從而陷入惡性循環,導致維修提前和發動機壽命降低。(美國F-35項目聯合辦公室負責人、空軍中將麥可·施密特等在眾議院軍事委員會的會議上表示)



殲35性能將超過F35

所以在裝備了渦扇19之後,殲35的性能將會超過F35,首先是戰場感知能力上,殲35將會裝備氮化鎵2.0有源相控陣雷達,而F35採用的仍然是落後一代的砷化鎵AN/APG-81有源相控陣AESA火控雷達,氮化鎵器件的禁帶寬度為3.4eV,約為砷化鎵的2.4倍,功率密度能夠達到後者的10倍左右。此外,氮化鎵的熔點很高,達到了1700℃,大約是砷化鎵的3倍左右,戰鬥機機搭載氮化鎵有源相控陣雷達的探測距離有機會提高一倍,美國也在計劃為F35升級AN/APG-85雷達,時間是2030年之前。而中國的殲35已經搭載了2.0版本的氮化鎵雷達了。



另外,得益於雙發渦扇19發動機,殲 35 可以以超過 2.1 馬赫以上的速度飛行,並且可以實現超音速巡航,除此之外,因為氣動布局的原因,殲35的機動性也要優於F35。

五代機的標準是擁有「4S」能力,即具有「超機動性」「超音速巡航」「隱身」和「網絡中心戰」這四種能力,在渦扇19和氮化鎵雷達的加持下,中國殲35的性能要優於F35。

事實上,F35是一款存在很多問題的機型,雖然它擁有非常逆天的戰場感知能力,但是同樣它也存在著許多的缺陷,事實上,在F35剛剛量產的時候,五角大樓就發布報告,F35戰機上發現了871項軟硬體方面的缺陷。這些缺陷嚴重影響戰機的全天候出動能力、完好率以及後勤維護能力,其中6個很嚴重,包括艙內加壓問題、發動機問題、彈射座椅缺陷、夜視問題、極端溫度與機身抗腐蝕問題,這些到現在都沒有解決。

而導致問題出現的根本原因在於美軍高層的」三軍通用"要求。美國因為研發F22花費了太多的資金,所以為了省錢,美國政府拉進來一幫盟國出錢出力,幫助研發F35,而F35在研發之初便定下了一機三型,分別是F35A、F35B、F35C。其中,F35A是陸基常規起降型,裝備美國空軍;F35B是垂直起降型,裝備美國海軍陸戰隊;F35C是艦載機型號,裝備美國海軍

其中,因為有其他國家的加入,這些國家也相應提出了一大堆要求,這給原本已經十分難搞的F35項目又增加了很多難度。為了儘可能降低F35三款戰機的單機成本,只能儘可能提高F35三款衍生型號的零件通用比例。空軍和海軍對戰機的要求是有很大差異的,很多指標甚至是自相矛盾的。例如,艦載機需要長期面對高溫、高濕、高鹽環境,對發動機和機身防腐蝕要求很高。為了在航母上起降,要求艦載機具有良好的低速起降性能。艦載機還要求儘可能減少平面尺寸,以便能多裝幾架到航母上,這就要求艦載機機翼可以摺疊。如果是彈射型號,還要求艦載機具有足夠強的結構強度,以防止飛機被彈射器拉散架。而為了零件通用,F35C也由雙發變成了單發。

這就導致了F35 無法採用最優設計。機身後半部分採用縮徑設計,像個身材臃腫的大胖子,氣動阻力更大加上不匹配的發動機,F35不具備超音速巡航的能力,同時隱身能力不佳,機動性不好。當然,在商業上它是成功的,全周期訂單已經突破了6000架,單價跌破了8000萬美元。

截至目前為止,F35戰機摔機已經超過了10架。而涉及的單位除了,有美國三軍以外。還有日本航空自衛隊,以及英國空軍。

總結

雖然殲35和F35都是中型五代機,但是二者的設計思路,側重範圍都不一樣,F35的目的就是低成本、可通用性平台,而殲35設計的目的是以空戰為主,滿足中國航母編隊的艦載機需求,二者研發目的的不同自然也就導致了二者性能上的差距,這個可以在殲35服役之後,再進行更深入的對比,如果殲35服役了,可以預見,無論是在深海還是在外貿市場上,都會成為F35有力的對手。


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