為10年前冒黑煙雪恥!殲-35A飛出一串馬赫環,發動機已不是短板
今年的珠海航展已從傳統模式升級為中國武器裝備展。中國軍工單位與解放軍此次展示了多款新型裝備,包括紅旗-19反導攔截彈、殲-35A隱身戰機、殲-15T/D艦載機、車載無人狼群以及「九天」重型無人機等。這些新產品的亮相,使本屆航展成為歷年來內容最為豐富的一屆。然而,航空愛好者們最關註的仍是首次亮相的殲-35A。這款戰鬥機是中國空軍推出的第二代隱身戰鬥機,與十年前在珠海釋出的FC-31「鵠鷹」相比,其效能提升顯著,特別是在發動機構造上的表現更令人贊嘆不已。
殲-35A的發動機產生了優美的馬赫環。
在航展開幕當天及其後幾天的飛行表演中,殲-35A給我們帶來了巨大驚喜,它不僅展示了出色的機動能力,還形成了一系列非常美麗的馬赫環,彰顯了發動機強勁的動力。這裏提到的馬赫環是指飛彈或飛機發動機尾部噴出的一個個火焰圈,這是由於超音速氣流和壓力差異所引起的一種視覺現象。當飛行速度達到音速的90%時,也就是馬赫數Ma=0.9(大約950公裏/小時),局部氣流可能會達到音速,產生激波,從而出現馬赫環。這種現象通常不需要飛行器處於超音速狀態,只需發動機出口氣流達到超音速即可。
盡管馬赫環並不是衡量發動機先進性的關鍵指標,但它的出現通常能反映出發動機優秀的加速效能。比如說,美軍的戰鬥機和轟炸機(B-1B)在飛行時常常會展現出顯著的馬赫環,而我們僅在殲-20和殲-35A戰鬥機上能夠明顯觀察到這一現象。這似乎也證實了中美之間在航空發動機領域仍存在一定差距。不過,與2014年珠海航展上FC-31「鵠鷹」戰機產生濃厚黑煙相比,本屆航展上的殲-35A不僅沒有任何黑煙,反而成功拉出了漂亮的馬赫環,可以說是扭轉了以往的不佳表現。
殲-35A的起源是沈飛自主研發的FC-31「鵠鷹」戰機,主要目標在於出口,並與美國F-35戰機爭奪海外隱身戰鬥機市場。為了進一步開發國際市場,讓更多潛在客戶了解FC-31,沈飛讓其參與了2014年於珠海舉辦的第十屆中國航展,但此次展會並未使FC-31成功打入海外市場,其中一個關鍵因素是發動機效能不足。在FC-31「鵠鷹」研制初期,中國並沒有適合的小涵道比中等推力的發動機,因此為了加快研發行程,只能臨時采用從俄羅斯引進的RD-93發動機,而這款發動機會有冒黑煙的問題。
FC-31在2014年的航展上釋放出濃厚的黑煙。
在設計RD-93發動機時,前蘇聯采用了早期噴射發動機普遍使用的離心式油噴技術,並且選用了結構較為簡單的環形燃燒室。這一設計最大的優勢在於加工過程簡便,成本較低。離心式油噴技術的工作原理相對簡單,在高速旋轉產生的離心力作用下,燃料被霧化或形成細小液滴進入燃燒室。通常只要發動機持續運轉,就能夠保持穩定工作狀態。
然而,離心式油噴技術的主要問題在於無法精確控制進油量。當飛行員突然啟用加力時,發動機燃燒室的進油量會急劇增加,從而導致燃料燃燒不充分,此時發動機會冒出濃厚的黑煙。這種現象類似於汽車在猛踩油門時排氣管排出的黑煙,其根本原因都是由於富余燃料造成。因此,我們經常可以觀察到多款米格-29戰鬥機在起飛和開啟加力過程中都會冒出大量黑煙,同樣使用RD-93發動機的FC-31「鵠鷹」戰鬥機也難以避免這種情況。
令人意外的是,僅僅過了10年,基於FC-31開發的殲-35A隱身戰機就以全新的形象和身份(解放軍空軍戰機)在珠海航展上亮相,這為殲-35戰機的出口奠定了堅實基礎。目前,殲-35A所使用的發動機型號是渦扇-21,該發動機最大推力約為9噸,推重比達到8.5,優於國際上的M88-2、RD-93和F404發動機,為殲-35A提供了充足的動力支持。
最終,殲-35A所采用的發動機是渦扇-19,這是一款第四代發動機,其最大推力大約為10噸,推重比達到10。整體效能與歐洲的EJ200發動機相當。在未來幾年的開發中,殲-35A將逐步更換更先進的新一代渦扇-19發動機,從而顯著增強其機動性和超音速巡航能力。
在渦扇-21和渦扇-19的支持下,殲-35A的發動機如今已不再是短板,市場前景非常樂觀。