歼20到底有没有推力矢量发动机技术呢?矢量发动机是什么意思?
▥✦歼20到底有没有推力矢量发动机技术呢?矢量发动机是什么意思?
在2018年珠海航展,一架安装涡扇-10矢量发动机的歼10B战斗机进行了飞行表演。
在矢量发动机的推进下,歼10B在做“眼睛蛇,落叶飘”等典型的过失机动动作时显得干净利落,丝毫不拖泥带水。
之所以做这两种机动动作时迅速有力,除了歼10B优异的机动性之外,也就是矢量发动机的功劳。
这是国产矢量发动机第一次在公开场合露面,第一次露面就带给了世人极大的震撼。同时也意味着:我国是继美俄之后,第三个掌握矢量发动机设计和制造的国家。
该矢量发动机就是涡扇-10TVC,基本上就是将涡扇-10B/C的常规尾喷管,换成了矢量喷管,发展成为了矢量发动机。
涡扇-10航空发动机的性能
涡扇-10航空发动机一共发展了“涡扇-10,涡扇-10A,涡扇-10B,涡扇-10C”这几个型号。
其中涡扇-10是最基本的型号,由于故障较多,并没有大量生产,加力推力为12.5吨。
涡扇-10A则是涡扇-10的稳定型号,并进行了大批量生产。其加力推力为12.5吨,目前主要装备于歼11B和歼11BS。
涡扇-10B则是涡扇-10A的增推升级型号,也进行了大批量生产。加力推力达到了13.5吨,主要装备于歼16。
涡扇-10C是在涡扇-10B的基础上,再次增推的型号。其加力推力应该可以达到14吨或者14.5吨,并且安装了FADEC控制系统,主要装备于歼10C,歼20。
从涡扇-10TVC发动机来看,其矢量尾喷管的偏转方式比较独特,与117S那样的整体式偏转还不一样。
涡扇-10TVC矢量喷管的偏转是每一块调节片都在向着同一个方向转动。而117S的矢量喷管分成了2-3节,通过每一节的转动实现推力转向的。
举个最最形象的例子,如果将117S和涡扇-10TVC比作我们的手,117S实现推力矢量靠的是手腕的转动,而涡扇-10TVC靠的是5根手指同时的转向实现的。
这两种方式的矢量喷管是有利也有弊。
类似于117S的矢量喷管的特点就是:偏转角度大,推力损失大,设计简单。
设计简单:主要是因为,这样的矢量发动机只需要控制2-3节喷管相连处的做动机构,就可以实现推力的转向,设计比较简单。
推力损失大:由于采用了2-3节喷管,产生的热气流需要从第1节喷管,到第2节喷管,再到最后一节喷管的过程中会有损失。
偏转角度大:也正是采用多节相连的偏转方式,导致每一处做动结构都可以当做偏转点。
类似于涡扇-10TVC的矢量喷管特点是:偏转角度小,推力损失小,设计复杂。
偏转角度小:由于是每处调节片进行偏转的,故只有一个做动结构,导致偏转角度小。
推力损失小:从燃烧室出来的热气流被直接的排出去,不用经过多次的变向。
设计难度大:这就要求控制系统,可以同时控制每一块调节片,同时做一个动作,且精准度丝毫不差。这对设计,控制都是难点。
无论如何,我国已经研制出了推力矢量发动机。尽管现役的战斗机没有使用,但总有一天会用上的。毕竟,矢量发动机可以让战斗机的机动性锦上添花,能用的话,是肯定会用的。
从尾喷管上来看,歼20一共安装过多种航空发动机。只不过,其推力适合歼20使用的也就只有AL-31F和涡扇-10系列。
其中AL-31F的型号则是推力增加到13.5吨的AL-31FM1,该发动机由礼炮联合体研制的,在2006年通过了测试,其安装有全权限数字控制系统(即FADEC)。
在歼20试飞时,和前几批次使用的都是AL-31FM1航空发动机,只不过尾喷管的颜色换了好多个。有白色的(验证机,即2001号,2002号),黑色的(量产型号,有部分量产型号使用了银色的喷管),银色的(原型机,即2011-2016号)。不过这些AL-31FM1航空发动机的尾喷管都不是锯齿状的,且没有火焰稳定器,这是与涡扇-10航空发动机最大的区别。
在2017年,一架安装尾喷管为锯齿状航空发动机的歼20战斗机出现了。基本可以确定,这架歼20安装的就是涡扇-10C航空发动机。也就是在2017年之前,歼20就开始与涡扇-10C航空发动机进行适配试飞。初步估计涡扇-10C航空发动机也安装了FADEC系统,也就是歼20为实现“飞—火—推一体化”进行试验。
个人觉得之所以选择在2017是有两个原因:
第一:2016年南海差点发生冲突。在那时就知道,歼20适配涡扇-10C的进度必须要加快了,时不我待。只有歼20的数量越来越多,才有实力对抗周边扎堆出现的F35,F22等机型。当然,在2016年之后,不仅仅是歼20,歼10C,歼16也相继量产和服役,还有首批苏35也开始交付了。
第二:涡扇-10C在2016年左右也基本可以使用了,就开始适配歼20进行试飞。
综合这两个因素,就导致安装涡扇-10C航空发动机的歼20出现在网络上。
而安装涡扇-10C航空发动机的歼20的照片,在2019年之后大量出现在网络上。且在1月5日,发布的宣传片中,安装涡扇-10C航空发动机的歼20已经涂装完成开始服役了。由此可见,在后续的排产的歼20中,已经开始安装涡扇-10C航空发动机,取消AL-31FM1了。
这也就证明,歼20战斗机终于用上了“国产心脏”。从此之后,其产能就不会再受发动机的限制,想要多少就制造多少。
自从涡扇-10TVC在2018年珠海航展出现之后,就再也没有见过了。按理来说,涡既然扇-10TVC航空发动机可以公开展示出来,那么,安装在歼20上应该也没什么问题。
只是,安装涡扇-10C航空发动机服役的歼20战斗机,并没有使用矢量喷管,只不过是对尾喷管进行了锯齿化处理。
采用锯齿状尾喷管的优点就是:提高战机后部的雷达隐身和红外隐身能力。
提高雷达隐身能力很好理解,一个个的锯齿状调节片,就可以让入射过来的雷达波进行多次反射后减弱回波强度。
而提高红外隐身能力,就是缩短发动机尾焰的长度。具体原理是:两片相连的调节片之间会形成一个三棱空腔,在战斗机飞行时,外部的冷气流就会通过这个三棱空腔与发动机的尾焰相融合,从而起到降低尾焰长度的作用,也算提高了红外隐身。不过在红外成像格斗弹眼中,效果和一般的战斗机没什么两样。
像F35,歼20,苏57的所用发动机的尾喷管都是锯齿状的,这也是基于提高雷达和红外隐身能力考虑的。
那么,有了推力矢量发动机,为何歼20不使用呢?
个人觉得有以下几个原因
第一,推力矢量航空发动机会损失原有的推力。
一般来说,矢量喷管会损失5%-8%的推力。由于涡扇-10C航空发动机的推力在14吨—14.5吨左右,安损失5%-8%计算的话,在使用矢量喷管后,涡扇-10C的推力将降低到12.88吨—13.7吨或者13.34吨—13.8吨。
本来涡扇-10C航空发动机作为歼20的动力时,推力就不太够。安装上矢量喷管后,造成了推力损失,那动力就更不足了。所以说,以上这个也算是歼20不使用推力矢量发动机的原因之一。
第二:涡扇-10TVC还不够成熟
毕竟涡扇-10TVC是在2018年出现在珠海航展的,距离AL-31FM1版歼20服役也不过一年时间,距离涡扇-10C版歼20的出现也是一年时间。即便是距离今天也只有不到3年时间。
要知道一型航空发动机的试验时间也不止3年而已,所以说,涡扇-10TVC推力矢量发动机应该还不够成熟。
所以,就先不安装歼20,即便是歼10C也依然安装的非矢量版本的涡扇-10C。尽管,现役战斗机没有安装涡扇-10TVC航空发动机,但是,并不意味着已经不对矢量发动机研究了。完全可以对矢量技术进行研究,等到彻底成熟后,安装在涡扇-15大推力航空发动机上面。届时,完全体版的歼20就可以服役了,在航电和机动性上完全超越F22,成为蓝星第一强的四代机。
现阶段歼20的性能
毫无疑问的是,歼20也采用了第五代“宝石台”综合化航电系统,其与F35的航电系统在同一层次。在“先进有源相控阵雷达,EODAS,IRST,电子战,通信,导航”组成的综合航电系统作用下,歼20的整体态势感知能力将得到前所未有的提升。依靠着EODAS,IRST,被动式雷达告警系统,歼20可以在不开启有源相控阵雷达的情况下,进行探测和搜索。再结合其优异隐身能力,使得歼20可以在完全隐身状态下精确测得目标的位置。在开启有源相控阵雷达,进行窄波束跟踪锁定,为霹雳-15空空导弹提供制导信息。这样一来,歼20就可以在静默状态下发射霹雳-15空空导弹进行先发制人的打击。
在国内举行的对抗演习中,歼20对抗三代机时取得了108:0的好成绩,在对抗三代半战机时,取得了27:0的好成绩。综合来看,在超视距空战时,歼20是绝对占据优势地位的。基本上压制周边的三代半战斗机不成问题,即便遇到F35也没有丝毫的压力。所以说,歼20战斗机的出现,直接令我国空军具备了抗衡世界先进空军的能力。
在安装2台加力推力为14吨-14.5吨的涡扇-10C航空发动机时,其加力总推力为28吨-29吨。其空机推重比可在1.4-1.6和1.5-1.7,与F22战斗机1.78的空机推重比比起来,也不差多少。况且,歼20还是在使用第三代航空发动机的前提下达到的。
当加力推力为17—18吨的涡扇-15服役,那么歼20的空机推重比就可高达1.7-2之间,况且还有矢量喷管的加成。届时,歼20战斗机就可以一跃成为推重比最高,超音速机动性最强的战斗机。
有了如此高的推重比,再加上霹雳-10大离轴发射角和独特的挂载模式,即便在近距离格斗中遇到F22也可以游刃有余的对抗。由此可见,一型大推力的航空发动机,对战斗机的机动性提高有多大的好处。只不过,涡扇-15四代大推迄今为止还未能装备歼20,现在也只能依靠三代大推涡扇-10C了。
综合来看,即便是现阶段歼20战斗机,也具备了抗衡F22,稳压F35的能力。就更不用说,像F18E/F,阵风,台风,F16E/F之流的三代半战斗机。由此可见,歼20战斗机的出现,为我国空军实力的提升做出了多大的贡献。
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已经用上了,而且相当于官方宣布了,网络上也有相关图片可以证明。就在珠海航展上,安装WS-10B发动机的歼10B战机进行了精彩的表演,表演后的新闻发布会上就有记者提问:“歼20为什么不用WS-10B矢量发动机呢?” 而歼20的设计总师就回答:“你怎么知道没有用上呢?”
当然不止于此,网络上还曝光采用矢量发动机的歼20黄皮机,也就是上图这款。这款发动机有两大特点:第一发动机尾喷口采用锯齿设计,角度大约120°,显然这是为了更好的散射雷达波而进行的隐身化处理,这里就不多说了;第二就是发动机尾喷口明显分为内外两层,这样设计的好处就是能够降低红外特征。尾喷口的高速气流喷出后,会带动尾喷口内外层的冷空气气流搅入高热气流中,从而达到给尾喷气流降温的目的,第二锯齿处也会搅入一些冷空气到尾喷气流中,进一步降低温度,这样红外特征就会明显降低,就会限制对方IRST红外探测装置的侦测距离。
当然直观感觉这款尾喷口设计的发动机与歼10B表演的WS-10B矢量发动机还有一些区别,因此这可能是在WS-10B基础上进一步改进。但是有一点我们可以肯定,歼20战机已经用上了矢量版发动机,只是属于歼20专属的WS-15发动机目前还没有任何消息,希望这款发动机能够早点取得突破。
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这个答案非常明确:以目前的水平,J20可以上矢量发动机,但是得不偿失。
1.中国有矢量发动机,而且是大型发动机。
第十二届中国国际航空航天博览会于2018年11月6日在珠海国际航展中心开幕,歼-10B推力矢量验证机首次公开现身中国航展。超小半径转弯和快速拉升等动作,展现了该机优异的机动性能,引发现场观众阵阵喝彩。
J10虽然是中型战机,但是采用的是一台大型发动机。同型号的米格29采用的是两台中型发动机。轻型的枭龙采用的是一台中型发动机。
这台发动机可以移植到J20上面,绝对没有问题。
2.战术和能力决定了J20不会使用矢量发动机。
首先战术上不需要格斗。
在五代机有一个长期的网络笑话:
教官:F22为啥要格斗?
学员:因为我机动性好!
教官:不是。因为你傻!
五代机最大的特点就是隐身,远程狙杀对方战斗机。让对方战斗机没有反应过来就被击落。一旦进入视距内,五代机和四代机没有任何优势。9G的人类最大可承受过载,在四代机上已经完全实现了,加上矢量发动机的四代机格斗性能非常好。用五代机去和四代机拼格斗,那叫扬短避长。中国的J20甚至取消了机炮。
其次中国发动机能力决定了,我们暂时不会上矢量发动机。
有人会说:难道五代机之间就没有任何格斗的机会吗?如果真的遇上格斗怎么办?加上去不是更好嘛!
这就要从中国发动机现实说起。
矢量发动机的本质就是:在发动机外面套一个可旋转的喷头。这块喷头部分对发动机来说:不用就是多余的死重。而加长的喷头还会导致发动机损失10—15%的推力。
美国的发动机研制,起点高,资金雄厚,技术沉淀厚,所以研发出来的发动机推重比非常高,保证了飞机有足够的冗余。即使损失掉这10%的推力,也可以保证飞机的性能达到设计性能。
但是中国的WS10(J20使用)最新版,花了吃奶的力气,才勉强让J20达到设计性能,完全使用状态。根本没有多余的推力去搞矢量机动。
如果强行采用矢量机动,也许会在近距离格斗性能上提升了那么一点点,但是在飞行性能,油耗,超音速飞行和超音速格斗等方面有很大的损失。结果就是得不偿失。
飞机战斗是一个系统工程。一架飞机从起飞那一刻就开始了空间占位,从发现对手时,就开始抢位,将能量转化为机动性,最后在近距离获得优秀的站位打败对方。而矢量机动仅仅是最后的一环。重要但却不是最重要的。很有可能矢量发动机还没有来得及使用,在中距就被人打下来了。
当然在推力足够的情况下,有矢量发动机好过没有矢量发动机。我估计当WS15服役时,矢量发动机也就会随着WS15安装在J20飞机上。
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五代机4S,其中之一便是超机动性,歼-20当然要拥有。
致于现在不用的原因,一是还没有换装目标型发动机,照目前的实验状态,距离装配已然很近,换装以后当然矢推要有 ,勿需着急。二是正使用的替代型发动机,借助其优越的气动设计,不必使用矢量推力,性能上也能满足需要,因此无需折腾。
五代机使用矢推发动机成标配,观察美军F-22可知,有利近距格斗时规避导弹攻击,闪躲是法宝之一;有利于飞行安全,改出失速螺旋。对此,我们当然清楚,2018年在珠海,歼-10B表演的美仑美奂,即能说明一切,说明了我们已全面掌握了包括全向推力在内的所有矢推技术,为五代机换发做好了全面技术准备,届时想用则用,已没任何问题。
如矢推一类技术,以前没有,并不等于现在和未来没有。我们在矢推技术上的追赶,正能很好地诠释昨天和今天的努力。过去没有的时候,看到战机借助该项技术,可以做出许多令人膛目结舌的动作,只觉得令人叫绝,今天在珠海酣意淋畅,突然发现我们没有什么不可以。
中国航发所取得的进步明显,如“太行”军用大推列装也多年,作为三代航发,是继美俄之后,第三家拥有者。致于在研的第四代航发,正带着追平的节奏,鼓浪踏歌而来,你就完全没有听到它的呼啸声吗?也许装机会在一夜之间。此际正想问一句,只以军用大推而论,我们的差距在哪里?
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历经半个多世纪的风雨,中国空军今非昔比,已发展成为一支装备体系完备,训练水平较高,攻防力量均衡的钢铁队。我国空军战机也在下饺子,其中有歼-10、歼-11、歼-16、歼-20战机等,尤其是歼-20战机的出现,让我国成为了世界上第二个列装五代隐身战机的国家。如今,中国空军的总体实力在世界上已经成为了第三,仅次于美俄。
在我国空军当中,目前最先进的战机就是歼-20,它是中国第五代隐形重型歼击机,代表了我国空军的最高水平。该机采用了先进的整体设计和其他多种技术手段,大幅度降低了雷达等探测设备的探测距离,因而在暴露状态下也不易被对方发现。除此之外,歼-20还具备超视距攻击能力、以及超音速巡航能力等,可凭借这些优异的特点完虐三代机,四代机等。
自从我国的歼-20问世之后,一直是国外媒体谈论的焦点。由于歼-20装备发动机的原因,国外媒体直接称歼-20战机不属于第五代隐身战机。可以说我国的歼-20战机在航电方面、隐身材料方面、航程方面、以及武器方面都不输美国的F-22战机,唯独发动机上却要比美国的F-22战机落后。
前期我国的歼-20战机使用的是俄罗斯的AL-31F,该发动机是上个世纪为苏-27战机装备的发动机,虽然动力有些小幅提升,但是装备到歼-20身上满足不了歼-20战机的动力。如今,我国的国产太行发动机已经可以堪当重任,我国的歼-16战机、歼-10、歼-15等战机都装备了国产太行发动机。这也从侧面说明了我国的战机已经开始摆脱了对俄制发动机的依赖。
其实我国也在涡扇-10B发动机的基础上开发了一款涡扇-10B TVC推力矢量发动机,该发动机首次亮相是在2018年的珠海航展上。当时装备涡扇-10B TVC推力矢量发动机的歼-10B发动机可是表演了“眼镜蛇机动”、“落叶飘”等超机动动作,在赢得现场观众的一片叫好声的同时。这标志着我国成为了继美俄之后,世界上第三个掌握矢量推力发动机技术的国家。
据悉,涡扇-10B TVC推力矢量发动机与美国的F-22战机使用的F119-PW-100二维矢量喷口发动机不同,该发动机采用了轴对称矢量喷管,可实现360度全向偏转,推向更精确,动力损失更小。也就是说,我国已经在发动机矢量技术取得了重大进展。那么,我国的歼-20战机却为何还没有使用矢量发动机呢?
在18年航展上,就有记者就问歼-20总师杨伟歼-20为何还没有使用矢量发动机呢?而我国的歼-20总师杨伟却反问你怎么知道现在没用上呢?也就是说歼-20总师的意思,歼-20将用上矢量发动机。近日,有消息称,我国的歼-20战机已经换装了国产太行改进型发动机,该发动机推力达到了14.5吨,尾喷管变为锯齿状,极有可能装备了矢量尾喷管,除此之外并对发动机尾部进行独特设计进行了隐身处理。也就是说歼-20战机装备的国产太行发动机战力将会大幅提升。
如今,歼-20换装的国产太行改进型发动机只是涡扇-15发动机的过渡版,其推力勉强够歼-20使用。但是要与美国F-22战机使用的F119-PW-100、以及俄罗斯苏-57战机使用的“产品-30”发动机相比,仍然有很大的差距。不过,随着我国涡扇-15发动机的问世,到时候我国的歼-20战机机动能力更强,其战力超过F-22战机也不是不可能。
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