ws-15“峨眉”航空发动机是什么水平?

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问:ws-15“峨眉”航空发动机是什么水平?

日前,歼-20专属发动机涡扇-15传来好消息,最后大关取得突破全民为之振奋。可是,中国涡扇-15三维矢量喷口发动机需要反复试验,至少需要3到4年才能装配部队。

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然而,歼-20批量生产迫不及待,涡扇-15远水解不了近渴,面对中国空军急需情形,难道就只能干等着吗?

涡扇15“峨眉”作为歼20的定制品,是继涡扇10之后我国要攻克的下一座高峰,随着涡扇10的成熟,峨眉的轮廓变得越来越清晰,要想挑战世界最高水平的F119,除了不能有眀显的短板,还必须要有一两手绝活才行,提高航空发动机的性能无非就是在加大推力的情况下减轻重量。

答案当然是否定的,毕竟这么多年中国速度并非浪得虚名。

先看增推,增推主要有两种途径,一是高压比,涡扇10之所以迁延日久,很大程度上是受制于高增压比带来的一系列问题,尤其是喘振,提高增压比最直接的手段就是提高压气机转速,但一味提高转速不可取,当压气机的转速过快,就会在转子叶片的叶背处产生气流分离,当气流分离严重时,转子将失去压缩能力,即无法将气流压向后方,而压气机中的气压都是后面级高于前面级,无法将气流压向后方,就意味着后面的高压气体将倒流到前面,这就是喘振,它发生时,气流会沿压气机轴向发生低频率大振幅的气流震荡,这种震荡能量巨大,会使压气机的叶片产生强烈的震动,使叶片在短时间内发生严重损坏甚至断裂。且压气机一出现问题,飞机有极大可能会停车迫降,迫降的成功率是多少,大家都心知肚眀,另一方面,总压比一旦超过30,难度会呈指数级增加,进一步提高总压比有些得不偿失,涡扇10的压比已经达到了很高水平,在这方面留给涡扇15的空间不大。

近日,据媒体报道,中国歼-20新一代批量生产型已经开始装配涡扇10-IPE型增推发动机,加力推力高达14吨左右。以歼-20尾翼双发结构来看,歼-20双喷至少拥有1.5倍音速巡航能力。就如歼-20飞行员所说,只要已进入超音速,歼-20就是所向无敌的。

增推的另一个途径是提高涡轮前温度,较高的涡轮前温度,可以提高不加力推力,这对于超音速巡航有直接作用,还可以提高燃烧效率,降低油耗,可缓解小涵道比带来的巡航油耗高的问题。但一味提高涡轮前温度,将对发动机热端部件的寿命造成影响,缩短翻修间隔时间,早期涡扇15的大修间隔可能比较难看。现今西方国家使用的耐高温材料为镍基耐高温合金,而中国另辟蹊径,为涡扇15研制出的新型高温高性能铌钛铝合金,能承受1600-1800摄氏度度的高温,由于铌钛铝合金的密度大约只有镍基合金的一半,使用它制造发动机高温部件,可以大大减轻发动机的重量,从而极大提高了发动机的推重比。

歼-20换上国产发动机试飞

至于减重,除上述的铌钛铝以外,继承自涡扇10的高低压转子对转结构,也减轻了传递到机匣的载荷,使其能做得更轻。

相比美国F-22和俄罗斯苏-57,歼-20还是有略微差距在哪。曾经令全球竖起大拇指的F-22能以1.6倍音速实现超音速巡航,其F-119发动机推力可达12吨,加力推力情况下能实现1.7倍音速巡航。

另外,歼20巨大进气道的迎风面积和超长的机身,使得涡扇15可以比F119大一圈空气流量,多几级压气机,虽然增加了些阻力和重量,但收获更大,使涡扇15在总体落后的情况下,各顶指标与F119持平。

而俄罗斯最新换装的30系列发动机和F-22的F-119发动机性能相近,差距不大,结合机身重量,在正常情况下两者都能达到1.6倍音速左右。

相信有了太行的工程经验,WS15会非常顺利,我们期待着完全状态的歼20早日放飞蓝天。

歼-20的机身重量仅有15吨,比美国F-22和俄罗斯苏-57足足少了5吨,所以即使是军用推力只有10吨的发动机,也能让歼-20以1.5倍音速超音速巡航。

总体而言,中国的航空发动机水平,继涡扇10的望其顶背之后,又迎来了涡扇15的贴身紧逼,经历了黑暗中无数的艰难与彷徨后,终于看到了黎明的曙光。

然而新一代先进战机间早就不是原来所追求的超机动性能,而更侧重于超视距打击和隐身能力。这恰巧是苏-57的致命弱点,所以歼-20领先苏-57还是绰绰有余的。

涡扇15发动机是我国专门为第五代战斗机研发的一款大推力小涵道比涡轮风扇发动机,他的性能可以比肩世界上推力最大的发动机F135,他堪称是我国新一代战斗机性能的保障,在世界上也属于性能领先水平。

F-22战机

图为美国F135大推力航发,他是世界上推力最大的战斗机航发,涡扇15的推力已经和他平齐。

对于F-22,航电系统相对老旧,还有它本身的机体结构在众多五代机中就不占优势,当初过于倚重隐身能力导致现在的作战能力无法突破原有的高度。

就拿推力来说,涡扇15发动机的推力为18吨,而我国目前已经装备部队的推力最大的发动机太行WS10B也不过是14吨的推力,因此涡扇15发动机的最大领先之处就在于可以为飞机提供充沛的动力,帮助战斗机作出机动灵活的动作,尤其是在飞机的速度上更是一大提高,要知道超音速巡航能力和超音速机动能力是第五代战斗机不可或缺的能力。

而歼-20在设计时兼顾了气动布局和隐身能力,此外,还应用了智能蒙皮技术、飞火推一体化控制系统、有源相控阵雷达装置,无论是机动性还是隐身性能,综合起来都超过美俄五代战机,就连俄罗斯专家都对歼-20赞许不已。

图为装备太行发动机的歼16战斗机,太行发动机已经量产超过400台,装备了上百架我国国产重型四代战斗机。

此前,美国专家预计中国歼-20要到2018年才可以进行量产工作,出乎意料的是,歼-20在2017年就实现了批量生产,并列装部队,毕竟脉动生产线的效率是另全世界跪服的。

其次是涡扇15发动机在三维失量尾喷上非常先进。我国正在歼10B战斗机上测试一款新兴的隐身轴对称三维矢量尾喷管,该尾喷管可以帮助飞机发动机的喷射气流偏转,并且因为采用了15片收敛片,因此对尾部排气的聚集效果比F22战斗机使用的偏流板形式更好,储存了飞机发动机的推力,因此涡扇15发动机可以帮助我国新一代战斗机,比如歼20具备矢量机动能力。

美中不足的是歼-20的超音速巡航时间有限,与同代机型对抗基本不占太大优势。但是随着涡扇-15的列装,歼-20就会成为真正的强者。

图为太行WS10发动机。

但是涡扇15发动机也绝非全是优点,作为我国以追求战斗机战术性能为主开发的一款发动机,涡扇15发动机也存在我国之前几款航空发动机普遍存在的可靠性不足的问题,这一问题还需要长期的实践去解决,比如他的发动机全寿命仅3000小时左右,低于F35战斗机的F135发动机的5000小时,这是我国需要着力赶超的地方。

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