歼20御用发动机涡扇10C揭秘
来源:国科环宇
在刚结束的第14届珠海航展上,官方正式宣布歼-20全面换装国产涡扇-10C发动机,歼-20终于摆脱了最后一个限制产能的因素。而歼-20在珠海航展上令人惊艳的飞行表演也展现出涡扇-10C发动机性能的强悍。根据太行发动机发展规划,涡扇-10C的最大加力推力为151.9KN(约15.5吨),达到了F-22A的F119-PW-100发动机的97.36%。
考虑到我国在航空发动机领域长期落后于欧美的现实,这无疑是一个令国人振奋的好消息。那么涡扇-10C的综合性能与F119-PW-100相比还有哪些差距,能否满足歼-20的需求呢?以及网上流传的涡扇-10C逼得涡扇-15回炉的真相又是什么呢?
作为涡扇-15发动机装机前歼-20的御用发动机,涡扇-10C通过减小涵道比、提高涡轮进口温度等方法大幅提升了推力,尤其是对五代机至关重要的军用推力由涡扇-10B的92KN大幅提高到了103KN,达到了F119-PW-100发动机的98.13%。再加上歼-20细长的机身和较小的机翼展弦比带来的超音速减阻效果,保证了歼-20拥有不逊色于F-22A的超音速巡航能力,以及远超后者的超音速机动性能。
虽然使用了部分涡扇-15发动机的技术进行了脱胎换骨的升级,但涡扇-10C毕竟是太行发动机的底子,因此与F119-PW-100发动机还是存在三方面的不足。
首先是材料和设计上的巨大差距。F119-PW-100发动机采用了高强度阻燃钛合金和单晶材料等先进材料,以及创新的3级风扇、6级高压压气机和单级高/低压涡轮的“3+6+1+1”结构,具有高推重比、小涵道比、高涡轮进口温度和高节流比等特点。F119-PW-100发动机的涡轮进口温度达到了1970K,与四代机战机使用的发动机相比提高300K左右,提高涡轮前温度是提高发动机推力和推重比最有效的手段,相关文献表明,涡扇发动机的涡轮前温度每提升100K,其最大加力推力就可以提升15%。并且涡轮前温度越高,发动机的军用推力也越大,而军用推力的大小直接关系着五代机的超音速巡航能力。
其次是在推重比和重量体积方面的差距。在拥有与涡扇-10C相当的推力的前提下,F119-PW-100发动机在体积重量和推重比方面都具有更大的优势。根据公开资料,F119-PW-100发动机长约4.826米,最大直径1.13米,重1.360吨,推重比高达11.7。
涡扇-10C发动机长度为4.95米、直径1.16米,重量达到了1.938吨,推重比为8。仅仅两台发动机就让歼-20的空重比F-22A重了1.155吨,而且巨大的发动机直径还让歼-20平白增加了不少飞行阻力。简单来说,如果歼-20在研制之初就能够拥有F119-PW-100发动机同级别的小涵道比发动机,那么歼-20的机动性将能够再上一个台阶(毕竟推重比更高了),并且超音速巡航速度也可以更快。
最后就是发动机寿命的巨大差距。F119-PW-100发动机的全寿命周期可以达到8000小时,首次大修周期超过4000小时。太行发动机家族里目前寿命最长的型号是涡扇-10B,全寿命周期约4000小时,首次大修时间1200小时。涡扇-10C由于采用了牺牲寿命的方法来增加推力,因此其全寿命周期降到约3000小时,首次大修时间则依然维持在1200小时,两项数据仅相当于F119-PW-100发动机的37.5%和30%。这意味着在同样的使用时间里,歼-20需要的发动机数量将是F-22A的近3倍。不过考虑到我国强悍的工业实力,涡扇-10C成本要比F119-PW-100发动机便宜很多,应该能够抵消额外发动机带来的成本。
网上流传有一种说法,那就是涡扇-10C出现后,由于军用推力和加力推力都达到了涡扇 -15的标准,逼得后者不得不回炉再造,并将最大加力推力提高到180KN级别。这个消息笔者认为就是个段子。首先,涡扇-15的难产更多是我国在高端航空发动机领域薄弱的基础造成的,尤其是在材料和加工这两块与美国的差距最大,这一点从太行发动机堪称艰难的研制历程就可以看出来。
并且涡扇-15的最大加力推力一开始就是18吨级。由于歼-20在研制之初没有F-119-PW-100发动机这样的小涵道比发动机可用,只能使用涵道比更大的俄制发动机,这就造成了歼-20的机身尾部尺寸比F-22A大不少,这也解释了为啥歼-20从后面看非常不协调。
最后,战斗机只要设计定型,气动布局等原始设计就不能动了,所以只能是涡扇-15按照歼-20的尺寸来设计,而不能按照涡扇-15的尺寸来修改歼-20的原始设计。这就造成了涡扇-15的尺寸和重量比F-119-PW-100发动机更大,而涡扇-15又是推重比10一级的小涵道比发动机,因此其军用推力和加力推力自然也就比F-119-PW-100发动机大不少。
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