歼20目前用的发动机还不是“最终版”
歼-20战斗机配备涡扇10C发动机实现全国产化之后,何时配备WS15发动机实现完全体就成为大家关注的焦点,最新消息是WS-15已经批量生产,歼-20即将实现完整状态批量生产。
在近日举行的第三届中国航空投资峰会及第七届航空创新创业大赛总决赛上面,技术人员给出的令人振奋的消息,WS-15已经突破技术难关,实现批量生产,歼-20战斗机在2025年之前以完全状态投入批量生产已经没有技术问题。
【对标,就对标美国最强】
WS-15发动机是中国研制第四代军用涡扇发动机,它的技术水平直接对标美国F-119涡扇发动机。后者是F-22战斗机的发动机,加力推力接近17吨。凭借发动机强大的推力,F-22战斗机实现了超音速巡航能力,作战效能得到大幅度提高。
使用F-119发动机的F-22战机
F-119发动机强悍的性能源自它采用的先进的技术、材料及工艺,包括三维计算流体力学、单晶材料、整体涡轮盘、高强度阻燃钛合金、新一代粉末高温合金、先进制造技术及工艺等等。
由于采用了一系列先进技术,F-119发动机性能得到大幅度提高,最明显的例子就是它的涡轮前温度高达1900K,这个数字比F-110发动机提高了近300K,可以说这个指标已经逼近材料及冷工艺的极限。现代发动机推力来源于空气受热膨胀产生的能量,因此发动机推力大小与进/排气温度差呈正相关。对于现代航空发动机来说提高推力最直接的办法就是提高涡轮前温度。在加力推力一定的条件下,提高涡轮前温度有助于提高不开加力推力,这是让战斗机具备超音速巡航能力的重要条件之一。
【赶超F119太难,甚至引发质疑】
由于F-119涡扇发动机技术难度极大,即便美国也花了近20年时间才研制成功,实现批量生产。
因此当年我们决定WS-15对标F-119涡扇发动机的时候,在业内曾经引起争论。但是经过讨论之后,技术人员只能对标F-119才能保证WS-15的性能,才能让歼-20具备超音速巡航能力,实现抗衡F-22战斗机的目标。
为了达到这个目标,中国航空发动机战线付出了艰苦的努力,进行了长期攻关,以变形高温合金为例子,F-119涡扇发动机使用钛合金高达40%,工作温度600度。国产涡扇-10钛合金使用比例只有20%左右,工作温度接近500度,两者差距较大。相关单位技术人员经过努力,研制国产新一代变形高温合金,成功应用在WS-15上面,为WS-15超过F-119扫清了障碍。
【歼20实现超巡,可与F-22“礼尚往来”】
歼-20战斗机安装WS-15发动机之后,将会具备超音速巡航能力,现在只有F-22战斗机才具备这样的能力。
不开加力长时间超音速飞行,可获得巨大战术优势
由于歼-20战斗机航空电子系统优于F-22战斗机,例如歼-20战斗机安装有分布式光学孔径系统,对隐身目标探测能力优于F-22。如果再具备超音速巡航能力,那么在空战之中就会占据优势。
为了配合性能升级,歼-20还进行了优化设计,例如它的座舱增加了一个明显的隆起,把飞行负压区填满,从而减少飞行阻力,尤其是超音速、跨音速条下的阻力。经过这样改进之后,歼-20超音速巡航能力得到有效增强,进一步提高了飞机超音速条件下的性能。
相比90年代的F-22,歼20在电子系统上有后发优势
【国产航发熬出头,迎来百花齐放】
从现在来看,WS-15研制成功,不但实现歼-20战斗机齐装配套,它取得一系列技术成果还可以用来改进现有发动机,也为下一代高性能推进系统发展铺平了道路。
有消息说涡扇10、涡扇20发动机采用了对转涡轮技术,这个技术就是四代涡扇发动机的特征之一。由于涡轮对准,减少轴系长度和重量, 降低发动机的重量。从这个角度来讲,国产涡扇10、涡扇20发动机技术水平要优于F-110和CMF-56发动机。
下一代高性能推进系统方面,它的推力更大、推重比更高,对于设计、材料、制造、工艺等要求更高,我们可以在WS-15项目基础上继续向前发展,为国产新一代高性能推进系统研制创造有利条件。
未来中国航发也会利用新一代发动机研制成果对WS-15进行改进。一方面可以提高WS-15发动机,另外一方面也可以验证新发动机的技术。
外界推测中国第6代战斗机可能继续按照歼-20的研制思路,首先利用WS-15发动机或者改进型试飞,对飞机设计进行验证,甚至早期仍然使用WS-15改进型发动机。这样就可以为第5代发动机研制争取时间,待第5代发动机成熟之后,再装备第6代战斗机,让它具备完全作战能力。中美新一代战机的研发,首次站在同一起跑线上,技术代差终于被基本追平。
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