美媒哀嘆J20換發後全面壓制F22,但並不著急:會被美國六代機打敗

人馬座a 發佈 2023-11-16T04:04:16.929787+00:00

畢竟J20自2011年首飛以來,除了發動機之外各方面都能媲美F22,還配有F22眼紅已久的EOTS光電瞄準設備,而壓倒F35更是毫無懸念。

J20換發WS15的消息傳得鋪天蓋地,包括美媒在內的外媒也對此非常關注。畢竟J20自2011年首飛以來,除了發動機之外各方面都能媲美F22,還配有F22眼紅已久的EOTS光電瞄準設備,而壓倒F35更是毫無懸念。

唯有關鍵的航空發動機卻一直存在短板,推力和推重比都比不上F22的F119,更比不上F35上那台擁有巨大推力的F135。不過現在WS-15上身之後,一切都發生了變化,中國戰機長達幾十年的心臟病終於解決了!

而近日網絡上一架黃皮殲20的起飛視頻廣為流傳。作為雙發重型戰鬥機,這架殲20僅用了10多秒就離地,然後一個旱地拔蔥直上雲霄,完全擺脫了當年採用俄發「三姨夫」時慢吞吞的神態。網友普遍認為這代表了WS15的強大性能。

當然這件事情最官方的消息還是來自「航空工業」官微,它發布了一條微博:「早成者未必有成,晚成者未必不達。不可以年少而自恃,不可以年老而自棄。朋友們晚安!」配圖中的2架殲20明顯具有不同的發動機尾噴管,這等於是在向世界宣布:殲20已經開始換裝最新型發動機了!很可能就是傳說中的WS-15。

這件事的意義有多大?大到遠超想像,這意味著殲20已經消除了唯一的短板,成為可以媲美F22的「水桶機」,F22的看家本領超音速巡航也已經不在話下了。而美國在先進航空發動機領域一家獨大的局面,終於被我國打破!從現在開始,美國戰機要是還想招惹中國,那可得掂量掂量了,J20足夠他們喝一壺的。

美國防務媒體《軍事觀察》就宣稱:由於新發動機的性能有了大幅度提高,J20已經成為世界最強隱身機!而該媒體更是把WS15形容為「被普遍認為是迄今為止最強大的雙發戰鬥機引擎」。另一家美媒SANDBOX則表示,J20在換發後不再受到發動機制約,將會發揮出原先設計的性能,鑑於F22的數量僅有180多架,且早已停產,將無法對抗擁有數量優勢的J20機群。

這說明美國人對新換上的這款發動機還是相當看重的。它到底有多強,能否超越美國的F119和F135,為什麼到現在才裝上呢?

噴氣式航空發動機被譽為現代工業「皇冠上的明珠」,話說工業領域曾經有許多「明珠」,除了發動機之外,還有盾構機,大飛機,航母,大型水輪機,光刻機等等,但這些明珠一顆接一顆被中國摘了下來,然後就失去光環了。但先進航空發動機確實是在皇冠上待了比較久的一顆,我國在這方面曾經長期落後於美俄,也比不上歐洲。

噴氣式發動機一般分為渦噴、渦扇和衝壓這三種,還有一種變循環發動機。我國的發動機是從仿製蘇聯渦噴發動機起步的,渦噴就是渦輪噴氣發動機,原理比較簡單,最常見的結構是進氣道進來的空氣經過壓氣機葉片壓縮,在燃燒室中與燃料混合後燃燒,產生的燃氣驅動渦輪,渦輪再帶動前面的壓氣機。燃氣經過渦輪後再由噴管噴出,產生推力。

米格15、米格21這一類的殲擊機,以及我國的殲5殲6殲7殲8,用的都是渦噴發動機,特點是高空高速性能比較好,但亞音速狀態下的推力小,油耗高,導致飛機在中低速時的加速性差,航程也短。但從F15、F16和蘇27這樣的第三代戰機(現在也被稱為第四代)開始,渦扇發動機大行其道,成為高性能發動機的代名詞。

渦輪風扇發動機的核心機還是一台渦噴發動機,但在壓氣機的前方增加了幾級風扇,由低壓渦輪來驅動。這些風扇吹出的氣流一部分進入壓氣機(內涵道),另一部分則進入了套在核心機外面的「外涵道」,不參與燃燒直接噴出。

這種做法降低了渦輪排氣的速度和溫度,但通過風扇增大了排氣流量,提高了做功的效率,可以在中低速條件下獲得更大的推力,耗油率也更低。如果幹脆把外涵道的外殼去掉,並且把風扇換成一副螺旋槳的話,那就變成了運輸機常用的「渦槳」發動機。

渦輪風扇發動機雖然能大幅增加推力和航程,但缺點也很明顯:風扇的存在擴大了迎風面積,在高速情況下反而成了累贅,增大了阻力,因此高速的時候性能下降,反而不如渦噴發動機來得痛快。

而且外涵道與內涵道的空氣流量比值(涵道比)越大,低速性能就越好,但高速性能就越差。因此戰鬥機發動機採用的是小涵道比發動機,兼顧高速和低速性能,而客機運輸機由於不需要飛得很快,更看重低速推力和耗油率,所以採用的基本都是大涵道比發動機。

F119就屬於小涵道比發動機,涵道比只有0.3,早期型的最大推力是15.9噸,後來增推到了17.7噸,而F135則是以F119的核心機為基礎,把涵道比擴大到了0.57,從而大幅增加了推力,據說現在能達到20噸以上。但帶來的壞處就是高速性能下降,體積和重量也增加了。

這裡又出現了推重比的概念,是衡量渦扇發動機性能的重要指標。四代機常用的通用F110發動機推重比為7.8,俄羅斯的AL31F「三姨父」是7.1,而五代機F22用的F119的推重比超過了10,F135則達到12,這就是代際差距了。

渦扇發動機複雜程度大大高於簡潔的渦噴發動機,存在技術上的跨越,特別是由於渦輪工作溫度極高,對渦輪葉片材料和製造技術的要求也非常高,導致我國在渦扇發動機的研製方面曾經長期落後。

與AL31F性能相當的WS10,前後折騰了幾十年,致使我國主力戰機在很長一段時間內都依賴俄羅斯發動機,經過科技工作者的不懈努力,WS10後來終於成熟了。而比WS10高一個檔次的WS15,也經歷了艱苦的過程,這也是J20在之前一直用俄發或者WS10改進型的原因。

好在現在WS15終於堪用了,而且按美媒的評價,已經達到了F119的水平,那就是世界頂級了。而J20相比F22在設計上本身就有後發優勢,現在有了WS15的加持,再加上數量優勢,確實擁有了全面壓制F22的能力,怪不得美媒會哀嘆。不過他們卻並沒有特別著急,因為美國還有六代機,也就是NGAD「下一代空中優勢」項目,研製空軍的F-X和海軍的F/A-XX戰鬥機。

美國六代機最厲害的是兩大優勢,一個是採用變循環發動機,另一個是能夠指揮無人機群作戰,也就是「忠誠僚機」。在無人機方面,我們是不怕的,畢竟現在我國的無人機技術大發展,不見得就比美國差。

但變循環發動機是一個新的概念,它既不是渦扇,也不是渦噴,可以說是二者的結合體,可以在二者之間自由切換。甚至還有三重循環的變循環發動機,能切換到衝壓模式,所謂衝壓就是空氣經過進氣道壓縮後就直接進到燃燒室,適合速度非常高的情況。

變循環技術可以追溯到美國冷戰時期研製的SR71「黑鳥」偵察機,能夠飛到3倍音速以上,它使用的是J58發動機。這個發動機在低速時工作在渦噴狀態,而當達到一定速度之後,空氣就不再經過壓氣機,而是通過旁路的管道直接進入燃燒室燃燒,所以能夠長時間以3馬赫的高速巡航。

美國六代機使用的變循環發動機相比黑鳥的J58要高級得多,現在已經有通用的XA100和普惠的XA101等型號,XA100發動機有三個涵道,可以通過活門來開啟和關閉兩個外側涵道,從而能夠改變涵道比,兼顧高速和低速性能。

通用公司聲稱:與目前的小涵道比渦扇發動機相比,同等內油狀態下,XA100可以增加高達35%的續航,而且可以提供更強的冷卻能力,為將來使用定向能武器提供可能。而普惠的XA101也有三個涵道,進展略慢於XA100。在六代機還沒有裝備之前,XA100和XA101都被希望能夠代替F35上的F135發動機,以進一步提高推力和航程。

一旦美國的變循環發動機發展成熟,將再一次對WS15構成代差優勢,這是WS15再怎麼改進也追不上的。因此美媒才將未來的希望寄托在裝備變循環發動機的六代機身上,認為到那時就可以再次壓倒J20。現在美國諾斯羅普·格魯曼公司已經在其廣告片中展示了一架全比例外形的第六代隱身戰鬥機,這也是目前世界上唯一公開亮相的第六代隱身戰鬥機。

因此,雖然現在J20和WS15的組合已經能夠壓制F22,我們仍然不能沾沾自喜。在航空發動機這條路上,永遠沒有停下來歇歇腳的時間。

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