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歼20换装了涡扇10矢量发动机会怎样?

2020-05-04 21:48栏目:武器装备
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问:“中华威龙”歼20,如果装上矢量发动机,效果会怎样?

问题:歼20换装了涡扇10矢量发动机会怎样?

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回答:

日前,网络上披露了一张歼-10试验新型发动机的模糊照片,但从一些细节还是可以比较明确的断定这是一台矢量发动机。这也是国产战机首度装上此类发动机,表明国产发动机的技术又有新发展。

歼20作为我国第一款服役的第五代隐身战机,对于整个空军大家庭来说都是值得庆祝的,但是作为战机的心脏发动机依旧是一个很大的问题,我们的歼20采用了双发动机,为涡扇-15和涡扇-10B,其强大的推力可以使战机的最大飞行速度达到2.8马赫,最大起飞重量可以达到39吨,机动性强。

谁都知道,歼20是我国赫赫有名的五代机,各方面的综合性能都能在国际上排上号,但就是装备的航空发动机跟五代机的性能无法匹配,这个缺点也是我国军工多年了努力攻克的一个难关,但始终无法赶上美国和俄罗斯。目前我国已经研制了涡扇10矢量发动机,如果在2018年歼20都换装了涡扇10矢量发动机,那么极有可能会超越F22成为“空中霸主”,但即便如此,我国的涡扇10矢量发动机技术仍然落后于美俄将近30年时间。

而对于歼-10这样一款三代战机而言,换发的背后包含的信息则更加丰富。今天,北国防务就来说说这事。

当然矢量发动机作为现代先进战机的标配,很多国家均采用这一发动机,例如美国的F22,F35以及俄罗斯的苏-35战机,这些战机都依靠其强大的矢量发动机可以完成普通战机难以完成的操作。

实际上,这么多年来,我国在航空发动机领域最起码也投入了数千亿的资金,但是效果还是不尽人意。而且在歼20已经研制出来的情况下,我国仍然选择进口俄罗斯四代机苏35,看中的就是这款战机厉害的爬升能力,也就是发动机技术。我国之所以在发动机方面仍然落后于美俄,归根结底还是因为军工事业是以苏联技术援助起家的,最擅长逆向仿制,在过去解决了很多领域的“有无”问题,对于一般的装备,逆向仿制都能做到至少知道其原理的程度。

△测试矢量发动机的歼-10战机

矢量发动机最大的特点就是其喷口可以向不同的方向进行旋转而产生不同方向的推力从而使的战机完成各种动作。当然适量发动机也有所分类,一种是二维矢量喷口,可以上下旋转,一种是三维矢量喷口,可以向四周旋转。

但是涡扇发动机这个“工业王冠”,应用了各种新理论,新材料和新工艺可不是简单复制就能做到的,甚至在没有说明书的情况下,要想将涡扇发动机正确拆卸都很困难。例如波音737使用最大的CFM-56涡轮扇发动机,其拆卸难度很讲究,几平方公里的叶片上散布着很多小孔,这些小孔是用来散热的,小孔是根据气路走向而设计的,因此这个发动机的维护和拆解都需要专业的公司来完成。而且据说“太行”涡扇发动机参照了CFM-56涡轮扇发动机,在05年定型后使用过程中仍然问题不断,只能用在双发的歼11战机上。

从目前公布的这张图片中,我们可以解读不少耐人寻味的信息。

如果歼20也安装上国产矢量发动机,那么其战斗力肯定是更上一层楼。歼20可以依靠其强大的仰角能力,敏捷性,再配合矢量发动机喷口旋转,可以极大的减少飞机由于大迎角所带来的失速风险,可以极大的控制飞机的飞行姿态。

所以说能自行研发军用涡扇发动机只有美俄中三国,但能自行制造大推力民用涡扇发动机的只有美英两国。而且美俄在军用涡扇发动机这方面造诣比较高,前期也投入了巨额资金和精力,打好了基础,而我国在航天发动机方面起步晚,发展短暂,只能一步步通过时间来解决这个问题了。(欢迎关注第一军情,若有其他问题,请军迷朋友们在评论区留言。)

第一,歼-10系列战机还要继续改进发展,而C型还远不是终极型号。这一点确实很出乎外界的意料。因为随着歼-20逐步进入到全速量产阶段,外界通常认为中航611所和成飞公司会把人力、物力以及产能都投入到这款中国最先进的战斗机上,歼-10应该不会再继续发展了。

当然矢量发动机可以带来另外一些好处,可以减少飞机的起降距离,可以使战机实现短距离起降能力,同时也可以使战机实现垂直起降,也增强了战机的战场适应能力。

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但是,这张图片说明歼-10未来的发展之路依然前景无限。以换装有源相控阵雷达为主要技术特征的C型出现后,接下来歼-10战机的发展就应该是换装国产先进发动机,比如涡扇-10太行的后续改进型号,包括推力增加以及配备矢量推力喷口等,甚至有可能将来换装更先进的涡扇-15。

以上仅代表个人观点,欢迎评论,感谢您的阅读,欢迎评论。

歼-20战斗机是我国空军第五代隐身战斗机,他从2011年开始首飞,到2016年开始小批量服役,到2017年进入一线部队装备,目前已经成为世界上仅有的4种已经投入现役的五代机之一。歼-20的性能先进,优势主要体现在电子设备、机动性、武器等方面,但是他也有一个短板,就是歼-20的发动机推力还不够大,且没有装备矢量发动机。

上图为歼20战斗机,下图为太行发动机。

歼-20目前使用的发动机主要有两种,一种是从俄罗斯引进技术,联合生产的AL-31FN M2发动机,也就是99M2发动机,还有一种是我国在太行WS-10A发动机基础上提升推力得到的WS-10B发动机。这两种发动机性能不尽相同,其中AL-31FN M2发动机最大加力推力为13吨,太行WS10B发动机最大加力推力为14吨。

上图为歼20战机,下图为美国F22A战机,歼20的机动性比F22A要强,不过这得益于他的气动设计,在发动机上还是F22A更强一些。

对比而言,美国的F22A战斗机使用的F119发动机,最大推力为15.5吨,拥有二维矢量能力,单发就比太行WS10B多出1.5吨推力,而且还多一个二维矢量能力。俄罗斯的苏57战斗机使用的117S发动机则是14.5吨推力,还多一个三维矢量能力,总的来说,歼20的发动机推力较小,而且没有矢量能力。

图为F22A战机的二维矢量发动机。

战斗机发动机推力小,就会影响战机的速度区间加速和减速,会影响战机的机动性发挥,也会影响战机的载重能力。而没有了矢量能力,那么战机就无法进行过失速机动,机动性能,尤其是爬升率、稳盘、瞬盘都会大受影响,所以为歼20更换发动机是一件板上钉钉的事情。那么我国有相应的技术吗?答案是肯定的。

图为俄罗斯苏57战斗机使用的117S三维矢量发动机。

在2018年的珠海航展上,歼-10B TVC矢量改进型战斗机登场亮相,他装备了一种全新的隐身轴对称三维矢量发动机,从红外和雷达隐身角度看,他拥有锯齿形的隔热喷管,比俄罗斯的117S这种没有隐身处理的发动机先进;从矢量的维度上看,他使用了三维矢量,比美国二维矢量的F119发动机先进,所以他的矢量能力没有问题,歼10B搭载之后也进行了眼镜蛇、落叶飘、J弯等大过载的过失速机动表演,得到了满场喝彩。

图为歼10B TVC型矢量发动机验证机。

不过人们无法从外观上推断出这台发动机的推力是多大。歼20的发动机不光是矢量能力的问题,还有提高推力的需求。我国正在研发的WS15发动机推力可达18吨级,推重比超过了10,算是一种先进的第四代战机发动机,推力上直逼F-35战斗机使用的F135发动机,算是我国乃至世界上推力最大的发动机之一,不过他还没有完成测试,还没有投入服役。

图为珠海航展上展示的新一代发动机,此前从未出现过,被很多媒体看做是WS15发动机的真身。

我们有了先进的隐身轴对称三维矢量发动机尾喷,有了大推力的WS15发动机,那么歼20面对的发动机短板就会得到补强,从短板变成强项,要走完这一步,我们还需要耐心的等待。

其实,从网络上流露出的歼-20发动机尾喷管,有时细心的读者会发现其喷管貌似尺寸不对等,没错某些歼-20装上了两台不同的发动机,即涡扇-10B和涡扇-15,就导致了歼-20的尾喷管有大小的细微差异情况。

其中的涡扇-15,就是全称涡扇15“峨眉” 涡扇发动机,是为国产美标第4代俄标第5代战机而研制的小涵道比推力矢量涡扇发动机,据悉目前主要就用于双发隐身的歼-20战机上。

代号WS-15的涡扇-15矢量涡扇发动机的研发成功,标志着我航空工业在自主研制航空发动机的道路上,又实现了历史性地跨越,赋予了歼-20隐形战机强大的动力,以及高达2.8马赫的非常高速度,5000公里以上的大航程,以及超过2000公里的作战半径,岂是短腿的作战半径仅800公里的某F型隐形战机可比。

由于装上矢量发动机,可以保证在战机作低速以及大攻角机动飞行,在操纵舵面几近失效时,利用推力矢量提供的额外操纵力矩,来控制战机的机动能力。

因此,装备主动相控阵雷达的歼-20不仅能发射远程空空导弹先敌发现、先敌开火、先敌击落,而且在远程空空导弹打光的背景下,即便进入近距离格斗状态,也具备强大的机动灵活作战能力,也即歼-20隐形战机远程近距作战两相宜。

尽管歼-20各种技术数据尚未公开,但用央视曾经采访过的飞行员的话来说,一旦进入超音速状态,那就是歼-20的天下了;暗示在声速下,歼-20几乎没有竞争对手,而且歼-20超越声速的性能是非常显著的。

我空军飞行员对歼-20的机动能力信心满满,如同珠海航展上,四架空军的歼-20作为压轴大戏进行了精彩的飞行表演,其中,有两架歼-20在众目睽睽之下,突然打开了平常隐藏非常好的机腹弹仓和机翼弹仓,非常大方地露出了PL-15远程空空导弹以及PL-10近距离格斗空空导弹,显示了我空军的十足自信。

歼-20总设计师杨伟曾含糊不清地说,歼-20还将配备最新的矢量引擎。在装有矢量发动机的歼-10B在珠海航展上作了眼镜蛇、落叶飘、极小半径转弯等高难度机动动作,从而震惊了全球的背景下,有记者追问杨伟歼-20是否装备了矢量发动机。

“你觉得呢?”歼-20总设计师杨伟反问道,那位提问的记者似乎懂了,国内的军迷似乎也懂了,我空军的歼-20早就装上了强大的矢量引擎傲翔蓝天捍卫着祖国的领空。

关于这点美军方也表示认同,认为歼-20绝对不存在机动性问题,是一种综合性能非常强大的战机,其空中优势不容怀疑。

歼-20(英文:Chengdu J-20,代号:威龙,北约代号:Fire Fang 译文:火牙)是中航工业成都飞机工业集团公司研制的一款具备高隐身性、高态势感知、高机动性等能力的第五代重型隐身制空战斗机。

歼-20采用了单座双发、全动双垂尾、DSI鼓包进气道、上反鸭翼带尖拱边条的鸭式气动布局。头部、机身呈菱形,垂直尾翼向外倾斜,起落架舱门为锯齿边设计,机身以高亮银灰色涂装(原型机为深绿墨色)。飞机在内结构和气动布局等方面的设计都非常具有先进性,不仅更利于隐身,而且对于飞机的速度和机动性也有很大的提升。

对于具有极佳结构设计以及世界先进的航电系统的歼20来说,即使已经具备了五代战机所应具有的4s能力,但其机动性相比于美国的f-22、f-35,以及俄罗斯未曾真实列装的苏-57来说,还是略显不足。前期使用的是俄罗斯制的AL-31F-M1/M2发动机,使得歼-20只能勉强达到五代机应有的动力和机动性能。直到最近,歼-20才终于换装了国产新型ws-15发动机,在机动性方面已有显著提升。目前换装ws-15发动机的歼-20还并未采用矢量喷管(即没有矢量发动机的能力),即使它已经有了更强的ws-15这颗心脏,同时也拥有结构性优势增持机动性,还是需要在不久的未来,它真正拥有矢量发动机而能够在获得主动性机动性能,如虎添翼,屹立于五代机的顶峰。

歼-20如果装上矢量发动机,机动性能会比现在更上一层楼,这是明摆的事实,而且估计早已成为现实,只不过距离批量服役还差临门一脚。

歼-20通过在2018年珠海航展上多次的飞行表演,使大家对它的飞行能力和火力配置都有了一定了解,而且在几次电视上对其驾驶员、研制人员的访谈,也对歼-20的驾驶品质、飞行性能有一定程度的曝光。据称其机动能力已经不弱于国外任何的现役战斗机,要是进入超音速范围后,“就是歼-20的天下了”,说明歼-20的飞行性能是相当优异的。

如果说美中不足,各种评论对其机尾布置和发动机还是有一定微词,认为其机尾的隐身能力较为欠缺,对雷达、红外信号遮蔽不如F-22做的那么彻底,目前也未见矢量喷口或二元喷口这些更强大,隐身性更好的设计公开。但是未见到不见得没有,我们这些爱好者能够想到的,飞机设计师更加想得到。

如果歼-20能够装上矢量喷口发动机,首先可以使起降性能更佳。早期的F-15 SMTD和F-22都证明了矢量喷口能够显著减低起飞和滑跑距离,在F-22上也见不到传统的减速板设计,这一方面是飞控系统的升级改进,可用方向舵、襟副翼来达到地面减速板的作用,矢量喷口也是功不可没。而歼-20机身上也未见到减速板设计,估计这也是迟早会采用矢量喷口的证据之一。

另外,矢量喷口能够使歼-20做出更多匪夷所思的过失速机动,使机头更快更轻易的指向目标。这个功能在同期2018珠海航展上歼-10 TVC的飞行表演就能看的出来,眼镜蛇、落叶飘、榔头这些以前在俄罗斯矢量喷口战斗机上玩的很溜的超机动动作歼-10 TVC也玩的很爽。这表明同样或是类似的技术用在歼-20上只会是已经非常强大的歼-20飞行性能更上一层楼。

但目前制约歼-20使用矢量喷口技术的,恐怕还是发动机性能问题。目前歼-20安装的应该还是俄制AL-31的改型,推力对于目前的歼-20状态已经有所欠缺,而矢量喷口技术到目前来说多多少少还是会增加重量,影响推力,对本已显得略有力不从心的动力系统造成负面影响。而且,矢量喷口的动作依赖先进的飞行控制系统,这也需要很多的试验工作和经验积累。

所以,歼-20必将会使用矢量喷口技术,前提是发动机性能更好,推力更大,将矢量喷口技术带来的负面效果减到最低。

如果威龙装上矢量发动机作用最明显的其实不是机动性的提升,而是隐身性能的脱胎换骨。

歼20战斗机使用的远距耦合鸭翼加边条翼加三角翼的布局,气动设计极其复杂,机动性非常强。但是必须要承认,鸭翼设计对于隐身确实有一定的影响,在鸭翼偏转的时候会极大的增加战机的,被它反射面积,为了尽可能的弥补这一缺点,我国在歼20的鸭翼上使用的是透波材料但是,终究是有很大的影响的,当使用了失量发动机以后。

这一切就不再是问题了,在这种情况下,歼20的鸭翼更多的作用就是配平,战斗机的常规机动动作通过战机主翼倾斜垂尾配合,矢量发动机就可以做到。

而当战机短兵相接,开始格斗的时候歼20的,机动性能够碾压全球所有的战斗机,全动鸭翼,主翼,全动垂尾,同样能够产生升力的进气道和发动机设计(仔细观察近20的信息都会发现,上凸下平是典型的机翼布局),更何况还有一个矢量喷口,这机动性杠杠的。

一提到歼20战斗机,就无法避开歼20战斗机的发动机问题,这在之前不仅是制约歼20战斗机发展的痛点,也是制约我国所有飞机发展的痛点!但是经过了几十年的发展,我国的发动机技术已经成熟,目前歼20战斗机已经安装了国产的WS系列发动机。并且所长相信,歼20战斗机已经在进行矢量发动机的试验,会在未来短时间内亮相!

要说矢量发动机能够被国人开始大规模熟知,还是因为2018年的珠海航展,歼10C战斗机安装了优秀的国产矢量发动机,做出了许多高难度的机动动作!当时很多人都在考虑,如果歼20战斗机也换装了矢量发动机,效果会怎样呢?

有人说歼20战斗机采用了鸭翼布局,一定程度上就是因为发动机的性能不足,所以鸭翼对于提升战斗机的机动性效果不错!如果再加上强有力的矢量推力发动机,那么歼20战斗机的机动性就是更上一层楼,无论是对于起飞距离还是空中交战能力,都能提升不少!

歼20战斗机的机身很长,是所有四代机当中尺寸最长的,这也就造成了近战时候机动性的损失,所以此前歼20战斗机不会主动的进入近距离空中作战,主要利用雷达优势和隐身优势,在一定的距离上对敌方战斗机发起攻击,然后再撤离战场,不会进行空中格斗作战。

但是如果歼20换装了矢量发动机,再加上鸭式气动布局,就有了很强的空中近距离交战的能力,这样使得歼20在近战时,可以获得更强的机动性,比如更小的转弯半径和更大的迎角等,占据宝贵的主动权。

兔哥回答,歼20是我国研发生产的一款具有隐身性能的四代机(按西方分代),也是我国在飞机制造领域拉近与美国空军距离的一个重要的表现,充分展示出了我国军工科技的巨大进步。在飞机制造领域长期制约我国发展最大的瓶颈就是发动机,我们都知道飞机的性能是否先进,发动机是其主要的因素,这种技术瓶颈同样也影响到了歼20。目前歼20主要的发动机是使用俄制发动机,这款发动机从性能上来说也只能算基本满足了歼20的需要,但不是最好的选择,主要原因就是俄制发动机的控制系统并不是全数字化,这一点和美制发动机还是有差距,也意味着歼20的飞行性能不能完全展示出来,有一种被制约的感觉。因此,歼20真的需要有一款为其量身定做的发动机。

歼20的气动外形非常优秀,为什么这么说,从目前的歼20的飞行机动性来说相当优秀,“进入超音速就是它(歼20)的天下”这句话并非空穴来风,而取得这样优秀的性能靠的不是发动机而是气动外形。从这个角度讲,虽然因为发动机的落后限制了歼20的性能发挥,但因为气动外形的优秀弥补了发动机推力的不足,说明我国军工人员掌握了飞机气动外形的技术成果。优秀的气动外形加上优秀的发动机那么歼20将是一款非常优秀的四代机,完全能胜任和其它四代机相对抗。另外,我们必须注意到歼20在所有的四代机中是最大的一款,也是气动外形最复杂的一款,前置鸭翼的使用并不仅限于歼20,但在隐身战机上使用鸭翼歼20独一分。歼20的鸭翼曾被人垢病,而现在就连美的的未来五代机都准备采用,说明什么,先进。歼20的用途可以说在已知四代机中肯定是最广泛的一款,无论是航程,载弹量都是最好的。但歼20的缺点就差发动机了,我想这也是歼20并没有大批量生产的原因。

如果歼20换装具备矢量能力的新型大推力发动机,在优秀的气动外形相结合下,其性能必然有质的提高;我们前文讲述了歼20的气动外形是优秀的,而发动机并不令其满意,如果歼20能够换装类似涡扇15“峨眉”发动机必将会有力提升歼20的机动性能。涡扇15“峨眉”发动机的推重比达10,加力推力:16186.5-18137.3N这个数值气。目前歼20使用的俄罗斯AL-31型发动机的最大加力推力12258N,推重比8左右。差距不小。歼-20装备涡扇-15后将具备优秀的超级巡航能力和梦寐以求的过失速机动性。其实涡扇15“峨眉”发动机就是为歼20专门研制的,具备大推力同时也具备矢量喷管技术,而且是全向矢量推力,可360°任意方向转动。另外,涡扇15也改变了俄制发动机维修寿命短的缺点,采用全数字控制技术,性能先进。

如果歼20换装了涡扇15“峨眉”发动机那么首先就是速度会更快,这对于超音速巡航具有非常重要的意义,而且对于载弹量也有提高(外挂隐身导弹)。同时低油耗也意味着大航程,其矢量喷管的360度喷转功能使歼20的机动机更灵活,特别是过速机动性具有质的提高,这样的歼20就会真正实现天空霸主的地位,意义非凡。目前歼20万事具备,就差发动机了。而据有关报道,涡扇15已经成功定型,是否已开始按装测试我们不便多说,但作为一款专为歼20研制的发动机按装到歼20身上是必然的结果,而歼20迈向先进四代机的行列也是水到渠成的事。我们期待吧!

以上是兔哥个人观点,欢迎探讨,欢迎关注兔哥。(图片来源网络)

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