美国的战斧式巡航导弹和我国的长剑10导弹为何能够飞得远,为何射程2500公里
美国的战斧式巡航导弹和我国的长剑10巡航导弹都是世界上非常有名和典型的巡航导弹,他们都是核常兼备的战役级中程导弹,射程都在2500公里-3000公里。他们使用的发动机都是比较省油的涡扇发动机,但是这两款导弹之所以能够飞得远,原因也不仅仅在于发动机。
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却有2500千米左右的射程?
美国的战斧式巡航导弹和我国的长剑10巡航导弹都是世界上非常有名和典型的巡航导弹,他们都是核常兼备的战役级中程导弹,射程都在2500公里-3000公里。他们使用的发动机都是比较省油的涡扇发动机,但是这两款导弹之所以能够飞得远,原因也不仅仅在于发动机。
图为战斧式巡航导弹的涡扇发动机。
巡航导弹不同于其他导弹,其实可以把巡航导弹和无人机看作是一种武器,巡航导弹和现代长航时无人机一样,都装备有涡扇发动机和平直机翼。涡扇发动机的最大特点就是省油,他在传统的涡喷发动机外加了一层外涵道,因此在飞行中,外涵道也可以产生一些推力,增加发动机的空气流量,在消耗同样多的燃料情况下,涡扇发动机导弹比涡喷发动机的导弹要打的远很多。
图为美国试射巡航导弹,巡航导弹飞行中打开平直的机翼,非常有利于长时间滑翔。
其次,巡航导弹大都是平直机翼设计,这种设计本来就是适合于产生巨大升力,帮助导弹/飞机进行长时间滑翔的设计。我们都知道滑翔机就是这种巨大的平直机翼,包括美国著名的U2高空侦查机也是这种机翼,这种机翼最大特点就是升力系数高,当然他也有缺点,那就是阻力大,但是导弹升力系数高,就意味着可以节省燃料,毕竟如果没有足够的升力系数,那就好需要导弹的发动机多出力去克服重力影响。
图为空射长剑10和陆基长剑10导弹,可见其在发射前弹翼是收回来的,飞行中才会展开。
巡航导弹也因此速度较慢,毕竟涡扇发动机出力不够直接,平直机翼也限制了导弹飞行的速度,因此一般大射程的巡航导弹大都飞行速度较慢,比如美国的战斧式巡航导弹只有0.7马赫的最大速度,所以说,巡航导弹更像是用速度换取了航程的无人机。当然,世界上也有一些超音速的巡航导弹,他们使用后掠翼,涡喷发动机,取得了超音速的突防速度,但是也因此降低了航程,一般射程都不到1000公里。
图为美国的JASM巡航导弹和印度的布拉姆斯巡航导弹,一种是亚音速,一种是超音速,弹翼的后掠角差距很大。
巡航导弹飞的慢,带来了一些好处,也带来了坏处。好处除了射程够远之外,还有精准度大大提升,导弹可以精确的命中目标,圆概率误差一般在10米以内,有些先进的可以在5米以内,我国最新的技术可以让巡航导弹命中精度达到1米以内,这就已经不光是可以从窗户里打进去攻击目标了,甚至可以从树梢之间穿过打击目标,这样的能力都是飞得慢带来的好处,可以利用卫星制导进行轨迹修正。
图为工作人员在装配巡航导弹的涡扇发动机。
当然,飞的慢最大的坏处就是突防能力较差,且先不说大国对战了,就算是美国向叙利亚发射战斧式巡航导弹,都会被叙利亚老旧的防空系统拦截多枚导弹,毕竟拦截这些低空的巡航导弹,就像是拦截低空飞行的亚音速飞机一样便利。但是巡航导弹的大射程是必须的,因为只有这样才能确保发射平台在足够安全的距离打击目标,这是大国发动非接触式作战必须要有的能力,毕竟损失导弹不可怕,不损失飞机和军舰就好。
苏34性能怎样?
苏34是苏联/俄罗斯独特空中作战理念的产物,是个怪胎。
苏34是一款人气颇高的飞机,主要原因是其独特的造型,偏平的机头和长长的尾椎像极了鸭嘴兽。
给苏34取名为鸭嘴兽真是太传神了。
苏34是俄罗斯在苏27战斗机的基础上发展而来的一款战斗轰炸机,采用了独特的并列双座布局模式,这样的布局沿袭自苏24,据说这样的布局模式可以提高机组在执行复杂的对地任务时的效率。
苏34座舱。并列双座无可避免的导致机身截面积增大,因此造成阻力增加,影响飞机的气动性能。上个世纪60、70年代,F111、苏24、A6等主打对地攻击的战术飞机曾经使用过这种布局,因为在那个航电系统不高明的年代,并列座舱可以提高两名飞行员的配合度,对完成复杂的对地打击任务有好处。但是现在都8102年了,航电系统的综合化和集成化发展程度很高,串列座舱一点都不妨碍完成复杂的对地任务,所以目前主流的双座战术飞机都是串列座舱,对气动性能的影响可以降到最小。俄罗斯在苏34上坚持并列座舱,如果不是为了方便两名飞行员相互确认眼神,那就是根本不在乎苏34飞行性能的下降。
这就引申出另一个问题了。国内推崇苏34的毛机党,都把苏34成为战斗轰炸机,与F15E、歼16归为一类。这实在是抬举苏34了。严格的说,F15E、歼16是多用途战斗机,或者叫双重任务战斗机,在保留出色的制空性能的基础上,也有强大的打击能力。苏34没资格叫多用途战斗机,因为它的空战性能不值一提。
苏34是苏联/俄罗斯独特空中作战理念的产物。苏俄空军的编制和作战理念独树一帜,其航空兵力量分为防空军、前线航空兵和战略航空兵等兵种,而苏34与伊尔2、伊尔28、苏24一脉相承,是前线航空兵的核心力量。
从属性上来说,苏34就是伊尔-2的传人。笔者觉得,苏34最准确的定位是轻型高速轰炸机+强击机。其主要作战模式是以低空高速进行突防、以凌空轰炸的方式打击地面目标。为了胜任这种任务,苏34在座舱、发动机舱等重点部位使用了大量钛合金装甲包络。这使得苏34的空重比苏30增加约5吨,而且由于扁平宽大的机头,阻力进一步增加。在这样的情况下,捧苏34的毛机党还认为苏34有空战能力,笔者就无话可说了。
苏34厚重的座舱装甲示意图,最大厚度17毫米。装了这么多装甲就是为了正面硬刚地面防空火力,所以它还扮演苏25这种强击机的角色。总之,苏34向上承接逆火轰炸机、向下还要包办苏25强击机的活儿,体现了苏俄前线航空兵以进攻为灵魂的战术特点,苏34就是俄罗斯前线航空兵的灵魂装备。在所有的苏27系列发展型飞机中,苏34的采购是最顺利的,其优先程度不仅高于苏35、苏30这样的歼击机,还高于苏57这样被毛熊吹成碾压F22的五代半战斗机。即便在俄罗斯军费最困难的时候,苏34的采购也没受影响。
苏俄发展苏24、苏34这种轻型高速轰炸机,主要原因就是苏俄精确打击手段不足,只能玩这种高速凌空轰炸。
在叙利亚战场上,苏34发挥了重要作用。在一开始,苏34还像模像样的使用激光制导炸弹、电视制导炸弹玩了一阵精确打击。但是本就不多的精确制导武器库存消耗完后,苏34的绝大部分任务都是扔铁炸弹。至于打击精度,那根本不是问题,反正根据俄罗斯的说法,被俄罗斯炸弹炸死的都算是恐怖分子,被美国炸弹炸死的都是平民。当然,反过来也成立。
这是笔者今天刚收到的图。俄罗斯苏34的座舱里加装了一个安卓平板电脑,用平板电脑上的导航软件进行辅助导航。对于一款以对地打击为己任的战术飞机,竟然还要借助平板电脑进行导航,苏34的航电系统水平简直是开玩笑。
值得一提的是,网上一些捧苏34臭脚的人散步了中国正在以苏34为蓝本发展一款战斗轰炸机的消息,甚至出现了如上的效果图,并郑重其事的将其命名为歼17。
笔者要说的是,有了歼16这种上能制空、下能舔地的多用途战斗机,谁还看得上这种垃圾。
即便是对地打击功夫,苏34也不咋滴。今年在俄罗斯举办的“航空飞镖”国际军事比武大赛中,我国老旧的飞豹力压苏34获得小组冠军,苏34被吹来来的神话戛然而止。
所以,苏34这样的轻型高速轰炸机是特殊作战理念的产物,与目前的主流作战理念背道而驰,所以与大卖的苏30系列不同,苏34的外销成绩乏善可陈,除了阿尔及利亚之外再无买家。
长征五号在全世界比算什么水平?
长征五号在全世界比算什么水平?
2019年就要结束了,各行各业可以说都在“做收官之战”,而航天事业的发展也是这样的。在12月27日的时候,我国以“胖五”发射结束了2019年的火箭发射收官之战,给大家带来了很多的惊喜。
而发射之后,不少的人就在问一个问题,“长征五号在全世界比算什么水平?”这个问题可以说用这样的一句话来进行概括,那就是“创新难点多、技术跨度大,复杂程度高”。这也是我国发射之后,工程师给出的一个点评,就这简单的3个短句子就可以说明,如今的“胖五”地位是有多高,未来是有多重要。
长征五号发射的情况说明大家都知道“长征五号运载火箭”已经不是第一次发射了,是已经进行了三次发射。而在这三次之中,是两胜一败。其实也不能算是绝对的失败,只是在第二次的时候,由于结构问题未能将卫星送入预定轨道,所以说成与败是没有边界的,就看我们如何去定义。
整体上来说,“长征五号运载火箭”第三次发射是完美的解决了所有的问题,研制团队攻克了发动机技术难关,解决了问题,消除了隐患,认识水平和技术能力都得到了进一步的提高,以后也不会在遇到这样的问题了。
根据科学报告指出,“长征五号运载火箭”是我国首型5米芯级直径的大推力运载火箭,长征五号运载火箭身高57米,直径5米以上,体重800多吨。
因为体型宽大,被人们亲切的称呼为“胖五”火箭。所以这个称谓可能主要是从体型上来进行说明的。长征五号火箭的运载能力也很强,它能将25吨载荷,这为未来太空的探索尊定了稳定的基础,这些数据也是可以查询到的。
长征五号发射任务有什么?根据现有的数据来看,长征五号发射是携带了二十号卫星,是我国新一代自主研发的大型地球同步轨道卫星,它的应用主要是提升了我国的一个整体技术荷载能力,是针对东方红五号卫星平台的8大项关键技术进行全面在轨验证的基础,所以说必然是需要的。
当然,话说回来,世界各国都在发射卫星,必然是少不了探索研究的,而我国这次发射出来这个功能之外,大家应该都知道还有一系列的重大事件即将要发生,这也是出了首要任务之后的任务部分。
按照已有的科学数据指出,它将承担包括发射中国的第一个火星探测器,娥五号月球探测器以及载人空间站的核心模块的关键区域,所以有了这个“胖五”的基础,我们才能够更加好的进行下一步航天探索工程。
当然从现有的问题上来看,2020年火星任务可能是我们最为关心的,也是我们最为期待的,毕竟世界各国的发展都有一个大体的方向,都是最终希望建立“火星基地”,然后朝向“火星移居”发展,我国应该也有这个计划,如今是越来越近了。
长征五号的实力情况说明根据美国宇航局(NASA)科学报告指出,2016年首次出现长征五号运载火箭的时候,就已经报道出了它是迄今最强大的发射器,通过荷载的情况来看,是可以与美国制造的Delta IV Heavy和俄罗斯的Proton-M现存的一些最强大的发射器相媲美的。
所以这也再次证明看长征五号火箭的一个强大。当然相比之下,1969年将宇航员送入月球的美国土星五号(Saturn V)算是一个重量级的火箭,我们就不做比较了。话说回来,按照如今的情况来看,我国的火星探测器已经在今年的11月份进行了测试。
计划是在2020年的时候进行“火星探索”首次任务,将部署火星探测器探测到火星表面。到了2022年的时候,将会建立载人空间站,所以说这次的“胖五”发射也引发了世界性的关注,特别是美国,很担心我国的太空发展。
并且在今年的时候,美国也宣布建立一直“太空部队”,其实这可能也是美国想占领太空世界的一个“霸权”方式。如今我们也只能够强大自己的能力才能够突破重重压力,这样也能够稳定自己的航天实力,我们也再次为长征五号遥三火箭成功发射给予祝福。希望早点实现火星探测,娥五号月球探测器发射以及载人空间站的建设。
歼20最终会换装哪个发动机?
近期公开的J20试飞照片
近日网络上公开了几张J20战斗机试飞的照片,照片上显示这架J20的发动机采用了隐形尾喷口,和2017年9月开始试飞的2021号原型机一样,喷口外调节片为黑色,并且末端为锯齿形。据此有媒体称国产太行发动机终于成熟了。然而实际上,照片上的发动机既不是太行发动机也不是太行发动机的改进型号,这台发动机就是正在试飞中的WS15发动机。关于J20使用的发动机一直都是高度争议的话题。很多人仅从外观判断,认定J20试飞和服役阶段用的是AL31发动机甚至是AL31FM1发动机。然而实际上J20从试飞开始用的就是国产发动机,和AL31系列发动机没有任何关系。那么我们今天就来研究一下,第一个问题J20试飞和服役阶段用的是什么发动机。这个问题其实很早就有官方标准答案。
J20装备的发动机型号为WS10B
早在2011年年底,央视国防军事频道播出过一期叫做“世界武器装备大盘点”的节目。节目中非常明确的讲J20装备的发动机型号为WS10B,并称2011年全年J20完成了65次试飞。本号做过一期视频节目,里面有这段新闻,需要眼见为实的点后面链接。(J20的过渡动力)然而还是有很多人不以为然,坚持认为央视消息不可靠,说央视经常说错。本民工觉得央视节目的军事素养真的不怎么样,确实经常说错话。但是就此彻底否定央视并不可取,因为这期节目不是比较随意的访谈类节目,而是新闻类节目。这个新闻一定是有出处的,而且能够说清楚一年试飞了多少架次的新闻来源,不是军方就是厂方或者设计所,消息肯定是非常可靠的。那么第一个问题的答案已经有了,J20试飞时用的发动机型号就是WS10B。
WS10B发动机尾喷口和机身锯齿间留有间隙 方便矢量尾喷口偏转
第二个问题是J20发动机是否有矢量推力。很多人坚持J20试飞时用的是AL31FN发动机,唯一的一个理由就是发动机的尾喷口。因为从照片上看,J20发动机的尾喷口和AL31FN的一模一样。但是这些人却无法解释J20发动机的尾喷口为何可以朝任意方向偏转。不管AL31或者AL31FM1都做不到。
从照片上可以看到,J20发动机的尾喷口是可以朝任意方向偏转的,而且两个喷口偏转方向也可以不一致,朝那个方向偏转,哪一侧与机身锯齿的间隙就缩小,相反方向的间隙就会扩大。如果不偏转,则各方向间隙保持一致。实际上在试飞阶段,J20在2016号原型机以后WS10B就换装了矢量喷口直到试飞结束,进入部队服役的J20就已经装备矢量喷口了(J20发动机的尾喷口)。
WS10B的中间状态推力超过90千牛,加力推力为144千牛
第三个问题,WS10B的性能如何?关于这个问题也有官方标准答案。2018年4月份,深圳卫视在介绍J10C服役的新闻中曾公开过WS10B的性能,称中间状态推力超过90千牛,加力推力为144千牛。中国空军的官微空军发布还关注了这一消息。这里所说的中间状态推力超过90千牛是很有艺术的,超过多少都算超过!那么到底是超了多少呢?深圳卫视为何说得这么模糊,是因为这个其实涉及到一个非常核心的问题,那就是WS10B用的是什么核心机,这个问题我们后面再专门讨论。根据涡扇发动机的中间状态推力和加力推力的关系计算,中间状态推力应该在97千牛左右,也就是9.9吨左右的推力。需要看深圳卫视新闻的点后面链接(涡扇十五三步曲)。
F22为了获得更好的视野加高了座舱下方机身 但这会增加阻力
第四个问题,目前的J20是否有超音速巡航能力。战斗机能不能超巡,一方面看发动机,另一方面还要看气动设计,主要是阻力系数。那么J20的阻力系数如何呢?我们来和F22对比一下。先看机身,J20和F22两架飞机的机身截面形状相似,尺寸也差不多,但F22为了获得更好的视野加高了座舱下方机身,这会增加阻力。而J20没有加高座舱下的机身,只是将座舱向前移动了一点。J20机身长度在20.5米左右,F22是18.9米。J20因为采用三维轴对称矢量喷口,所以机身尾部阻力要大于F22,总体上J20整机长宽比更大,有利于减少超音速飞行阻力。再看机翼,J20的翼展在12.88米左右,F22在13.56米,J20翼展更小,而且J20机翼后掠角度更大,这样波阻更小。J20机翼面积约为68平米,F22机翼面积为78平米,J20鸭翼面积也比F22平尾面积小,所以就水平翼面摩擦阻力来说J20占很大优势。然后是垂尾,J20采用全动式垂尾,面积只有F22一半左右,虽然多出了腹鳍,但即使两者相加面积仍然要远小于F22的垂尾,而且,J20垂尾和腹鳍后掠角度都很大,所以无论波阻、摩擦阻力都要比F22的垂尾小的多。
J20借助鸭翼和机身边条实现了非常高的升力系数和非常低的阻力系数
另外站在气动布局的角度,鸭式气动布局也是有技术优势的。首先,常规气动布局是有配平阻力的,而鸭式气动布局没有配平阻力。因为在常规气动布局中重心在前,机翼产生的升力在中间,平尾产生的升力在后。整架飞机要想保持平衡,平尾产生的升力一定是负的,为了产生负升力必然就会产生配平阻力。而对鸭式气动布局来说完全没有这个问题,鸭翼产生的升力是正的,重心在中间,机翼产生的升力也是正的,三者达成平衡,不存在配平阻力问题。所以站在配平阻力的角度来说鸭式气动布局是有优势的。
对J20来说,鸭式气动布局还可以起到减小机翼载荷的作用,能够进一步减小机翼面积,以进一步减小阻力。J20借助鸭翼和机身边条实现了非常高的升力系数,比F22高30%左右。因为J20有两个涡流发生器,一个是鸭翼,另一个是鸭翼和机翼之间的机身边条,这两者结合能够产生更强大的涡流,因为鸭翼的展向尺寸比F22的进气道侧边嵴尺寸要大得多,导致鸭翼涡尺寸更大,连机身边条产生的涡流都比F22进气道侧边嵴产生的涡流强大。而且鸭翼下方的气流压力大,在鸭翼涡流经机翼和机身上方时能不断向涡流补充能量,使涡流的强度远远超过F22。J20的小展弦比机翼翼根部分更长,可以更充分的利用涡流的力量。最重要的是机身也能够获得比F22更大的升力,相对而言J20的单位面积机翼载荷就会更小。这也是鸭式气动布局的升力系数要高于常规气动布局的另一个重要原因。有了更高的升力系数就可以适当减少机翼面积以减少阻力,以平衡发动机性能的不足。实际上F22的机翼面积为78平方米,J20为68平方米,这个靠的就是更高的升力系数。J20的机翼面积更小一些,所以在气动阻力上,采用鸭式气动布局的J20是有很大优势的。在阻力系数上J20可能占据百分之十几的优势。(J20发动机不如F22 但机动性为何仍能与之对抗)
J20目前装备的矢量版WS10B推重比只有8.8左右,中间状态推力在97千牛左右,也就是9.9吨左右的推力。这和F22发动机的105千牛中间状态推力也就是10.7吨推力相差不大,也就相差0.8吨左右的推力。这样的中间状态推力再加上J20优秀的气动设计以及更小的阻力系数,J20完全可以实现超音速巡航,而且一点都不比F22差,高空有可能达到1.8马赫以上。
那么这个WS10B看起来像是太行发动动机的改进型号,但性能为何又如此强悍呢?因为97千牛左右的中间状态推力已经远远超出了太行核心机的改进潜力了。
最近公开照片的J20发动机和2021号原型机的发动机是同一型号的 有可能只是批次不同
上一篇文章我们谈了WS10B的各方面性能。本来是讨论WS15的,为何要先说一堆WS10B的事情。这是因为说不清楚WS10B的情况就没法说清WS15的事情。2018年4月份,深圳卫视在介绍J10C服役的新闻中曾公开过WS10B的性能,称中间状态推力超过90千牛,加力推力为144千牛。中国空军的官微空军发布还关注了这一消息。可见WS10B性能指标相当的强悍,但是看WS10B这个型号名称又像是太行系列的改型,但是太行核心机有这么大的改进潜力吗?我们知道太行发动机或者AL31FN的推重比都在7.5左右,军用推力都在7.5吨左右,加力推力都在12.5吨左右,虽然后来太行提高到了14吨左右,但那也是在J20首飞之后的事了,至于AL31FM1也好不到哪里去。WS10B发动机中间状态推力在97千牛左右,比太行高出32% ,性能高出这么多。以太行的核心机是无论如何实现不了的,因为能提高25%就已经是跨代的性能提升了。很显然WS10B用的不是太行的核心机。
实际上对于第四代战斗机(新标准第五代)来说,发动机必须是跨带的高推重比发动机。对于这一点大家必须有清醒的认知,那种认为J20可以先用太行发动机或者AL31FN飞起来,然后再换WS15的想法是根本走不通的。关于这一点我们来看看国内某涡扇型号总师的观点。这里有这位总师最近公开发表的论文,大家一起看一下。
到现在仍然有很多人不辞辛劳的为J20装上AL31FN、AL31FM1、WS10、WS10B、WS15,不停的换来换去。也不管每次换完都要花三四年试飞飞行包线,修改优化飞行控制率,甚至修改进气道,修改气动外形。也不考虑这样换来换去,前面的做的工作还是否有意义,技术上是否能实现,花费十几年换发动机时间上是否可行,等等。从这位总师的观点中我们应该清楚的知道,WS10B是不可能在太行发动机核心机的基础上改进而来的。那么WS10B要想实现高推重比就只有一条路可走了,那就是用高推核心机。那么从以上情况来看,这个WS10B很可能就是将我国预研的高推核心机和太行发动机的风扇和低压涡轮串装起来,再加上国内大修AL31发动机取得的一些技术成果,集成的一款过渡状态动力装置。
WS15发动机验证机总设计师江和甫
那么剩下的问题是用高推核心机来研制过渡动力时间上来的及吗?首先我们知道高推核心机在研制时,江和甫总师是很有远见的,在核心机阶段就已经为核心机配套了外涵道而且也上高空台进行了测试,等于把后边验证机的工作都干了。这样就为WS15和WS10B研制争取了时间。实际上高推核心机测试外涵道用的就是太行的风扇和低压涡轮。高推核心机研制在2005年年底实际上已经完成了阶段性的任务,否则也不会在2006年年初启动WS15的研制工作。而采用太行发动机成熟的风扇和低压涡轮,也可以大大缩短WS10B的研制周期。那么花五年时间,赶在J20首飞前,研制出来一个过渡动力为WS15争取时间还是来得及的。这个就是WS10B作为过渡状态动力装置存在的意义。现在我们再来看WS10B这个型号的名称,就很有意思。看型号像是太行系列的改型,但又用了高推的核心机。所以称其为WS15低配版也不算错。你说它是WS15吧,它的风扇和低压涡轮又是太行发动机的,所以叫太行发动机的改进型号也不算错。
WS15验证机于2011年交付
那么WS15的具体性能是怎样的呢,我们前面有一篇文章是专门推测WS15性能指标的,要看的话点后面链接,这里就不重复了(WS15发动机的性能推算)。关于W15的性能指标,我们再来看张照片。这是一个公开展览的展板,在上面我们可以清楚的看到,WS10B的最大推力为155千牛。
多年前一个公开展览的展板
多年前兵工科技杂志也曾提到这台155千牛的发动机。当时提到某太行改进型发动机推力为155千牛,推重比为9.5。
多年前兵工科技杂志提到的太行改进型发动机
这样看来这个WS10B就是多年前提到的那台9.5个推重比的发动机。奇怪的是这些参数和深圳卫视提到的144千牛的加力推力并不吻合。为什么会出现这样的情况呢?从媒体公开155千牛这个参数的时间来看,是在WS15研制开始之后不久,这个参数应该是原计划要达到的参数。但是在研制阶段遇到了技术困难,当时亦有传闻WS15研制推倒重来。毕竟太行的风扇和低压涡轮和高推核心机本来就不完全匹配,虽然高推核心机在WS15开始研制前已经经过了地面试车达到了最大工作状态,但是当年并未实现高空台测试达标,高空台测试达标直到2009年年底才实现。如果高空台测试没有完全达标,那么指标之外的部分参数WS10B是不能用的。直到高空台测试完全达标,WS10B才能达到原设计指标。这中间差不多有三年多时间,而发动机的研制工作却不能停止。
那么如何解决问题呢?也很简单,先降低指标,比如降低发动机最大转速和涡轮前进气温度,等达标之后再改回去。这样做可以大大降低发动机研制的技术难度,而且也能保证在非常短的时间内完成WS10B的研制。如果是这样的话,WS15的发展就可能出现三个阶段,整个过程分三步走。第一步,高推核心机加太行发动机风扇和低压涡轮,降低转速和涡轮前进气温度,中间状态推力超过90千牛,加力推力144千牛,推重比8.8左右,型号为WS10B。装备于J20技术验证机和原型机。这个就是J20的首飞发动机,也是给J20保底的动力,其主要任务是保证J20完成试飞装备部队,同时也要完成矢量喷口的装机试飞工作。另外这台发动机还是J10C的动力。第二步,改进风扇和低压涡轮,转速和涡轮前进气温度回到原设计指标,此时,中间状态推力超过100千牛,加力推力155千牛,推重比9.5。这个阶段指标定的比较早,现在指标可能已经有所提高,中间状态推力应该在108KN左右,加力推力在156KN左右。这个就是目前正在J20上试飞的型号,型号名称为WS15。
WS15已经重新研制了风扇和低压涡轮 重新匹配了内外涵道
最后是第三步,重新研制风扇和低压涡轮,重新匹配内外涵道,将高推核心机的性能完全发挥出来。中间状态推力进一步提高,加力推力达到180千牛左右,推重比有可能达到11左右。这台发动机就是WS15的完全版。(WS15三步曲)
虽说太行的风扇对高推核心机来说是小了点,影响高推核心机性能的发挥。但是也有好处,就是这台过渡动力将来可以换到原来使用太行或者AL31FN发动机的飞机上去。性能又可以有很大幅度的提高,修改的工作量很小,因为风扇大小都差不多,空气流量也差不多。最重要的是将来J20换发动机的时候,直接用WS15替换WS10B,不但稳妥而且修改的工作量非常小。因为WS10B用的是高推核心机和WS15是一样的。不但推力比较接近,而且更重要的是响应曲线也非常接近,只用扩展飞行包线即可。这样气动外形、飞机结构都不用修改。风扇直径也一样,进气道也不用改。等到WS15技术上成熟了,出了完全版就可以用到J20的改进型号上去。那时候再修改气动就没啥问题了。
最近公开的J20照片跟2021号原型机相比气动外形没有什么变化
目前J20 2021号原型机的照片出现在网络上已经有很长时间了。从外形上看最近公开的J20照片跟2021号原型机相比,气动外形没有什么变化,这就意味着目前装备于2021号原型机和最新的J20上用的发动机,就是加力推力156千牛的第二阶段发动机。因为全新批次的原型机肯定是有重大改进的,最大的可能就是发动机的改进。如果换了18吨左右推力的发动机,那么气动就要做出很大修改。如果没有看到明显的修改,那么可能就是换了个推力相差不是很大的发动机,从144千牛到156千牛。如果是这样,就意味着我们可能还有机会看到2031号原型机。而2031号原型机上装的可能就是加力推力180千牛左右的WS15完全版。到时候,2031号原型机的气动为了匹配动力的大幅增加,将会作出比较大的调整。
最新公开的J20尾喷口和机身锯齿间没了间隙 因此尾喷口无法偏转
最后一个问题是WS15的现状。从2017年九月开始,WS15发动机在J20 2021号原型机上开始试飞,目前已经生产了三个批次。最近公开照片的J20装备的发动机可能就是WS15最新的批次,发动机配备了锯齿形隐身喷口,但尾喷口和机身锯齿间没了间隙。因此尾喷口无法偏转,也就是说目前的WS15是基本型号没有矢量推力。等到基本型号定型之后才有可能再上矢量尾喷口。
按照2018年刘大响院士透露的消息 WS15将在2至3年后定型
在经过小批量生产试用没问题后,WS15两三年之后也会完成设计定型进入大批量生产。此阶段WS15中间状态推力108千牛,加力推力156千牛,推重比9.5(WS15发动机的性能推算)。换装WS15后,J20的性能可以进一步提升,相对于F22的技术优势会更加明显。至于WS15的完全版也就是加力推力18吨以上的版本目前还没出现。
综上所述,J20服役时装备的是使用高推核心机的WS10B发动机,现在试飞的j20用的是WS15的基本型号,没有矢量喷管,最终J20会装备使用矢量喷口的WS15。
发布于 2022-12-30 15:55:01