早在2023年3月舉辦的第7屆中國航空創新創業大賽上,中國航發航材院計畫負責人張勇曾表示,中國的渦扇-15發動機已經開始量產。
到2024年,有不少的美國媒體紛紛報道稱中國的渦扇-15航發已經在殲-20上列裝。
然而渦扇-15在列裝後,卻遭到了不少人潑冷水。
渦扇-15
他們質疑渦扇-15在技術上僅相當於老美30年前的水平,渦扇-15真的如此不堪嗎?
中美航發對比
對於這個問題,有一個好訊息和一個壞訊息要告訴大家。
壞訊息是渦扇-15的技術水平的確是和美國在30年前的航發技術相當,但好訊息是美國這30年的航發技術也沒有明顯進步,基本也是在原地踏步。
當前美國有兩款五代機,一款是F-22戰機,另一款是F-35系列。
前者使用的航發是F119型渦扇發動機,後者使用的航發是F135型渦扇發動機。
F119航發
在推力對比上,F119的最大推力為156千牛,推重比為10.5;F135的最大推力為191千牛,推重比為11.47;中國的渦扇-15發動機最大推力則為181千牛,推重比為10.87。
能看出 中國渦扇-15發動機不管是推力還是推重比,都介於F119航發和F135航發之間。
看到這可能會有朋友會說,渦扇-15的效能指標不是明顯低於美國F135型航發嗎?
其實在發動機效能上,並不是說你的推力和推重比更大,你就更先進。
F135航發相較於F119航發,除了上面有更多的傳感器外,發動機本身的技術水平其實沒有太大的變化。
F135航發
F135型航發之所以有更大的推力,主要原因是F135的涵道比更大。
給發動機增加涵道比,可以提升發動機的燃燒效率,從而在發動機整體重量不變的情況下,擁有更大的推力和推重比。
但這種提升是有代價的,涵道比更大的發動機在爆發力上會有不足,在戰機高速飛行時效能反而會下降。
要知道 F135型航發是為F-35戰機配套的發動機,而F-35戰機是只使用了一台發動機的30噸級戰機。
想用一台發動機將F-35如此巨大的重量送上天,這一台發動機的推力就必須大。
F-35戰機
所以F-35戰機使用的發動機推力很足,但是F-35戰機在速度、機動性等各方面都有缺陷。
用上了渦扇-15型航發的殲-20戰機,其理論最快速度能突破2.2馬赫,理論巡航速度也能超過1馬赫。
但是使用了推力更大的航發的F-35戰機,理論最快速度卻只有1.8馬赫,巡航速度也不太會超過1馬赫。
這樣看來,就不難看出F135型航發相較於F119型航發,實際上並沒有明顯的技術優勢,美國這30年來航發技術並沒有多少實質上的進步。
美國航發
中國的渦扇-15追上了美國30年前的技術水平,實際上在這一類別的航發領域中,已經達到了世界先進水平。
美國為何航發技術沒有明顯進步?
美國在最近30年裏航發技術沒有大規模進步的原因主要有三,分別是 美國去工業化、美國沒有動力去進步,以及航發技術發展本身陷入到了瓶頸期。
對於第一點, 美國工業整體都是在衰弱的,其中也包括了航空工業。
雖然美國航發的技術還在,但因為去工業化,美國造發動機以及研發新發動機的成本都在上升。
美國航發
再加上第二點, 因為蘇聯的解體美國沒有動力去大規模推進航發技術進步,就導致了現在美國航發發展停滯。
至於第三點,航空發動機要想技術進步,需要進行兩方面的提升。其一是最佳化結構,其二是改善材料。
但是這些年來傳統航發在結構最佳化上已經到頭了,這就像汽車的外形一樣,改來改去氣動布局的最佳化都延續了同一個思路,無非是在細節上修修改改。
在材料上, 航發用上更好的材料能承受更高的溫度和外力。
材料決定了航發核心機能承受的溫度
航發能承受更高溫度和外力了,那麽發動機的功率才能更大,發動機的推力才能在原來的基礎上進一步提升。
但是材料學的發展更加艱難,最近這30年的發展也基本到頭了。
到現在中美造航發,使用的發動機扇葉材料高度雷同,都是鈦合金材料。
而 鈦合金材料,已經是人類現有的兼具了耐高溫、堅固,以及價效比之後最好的選擇。
除非現在人類能找到一種效能全面優於鈦合金,且在成本上也能承受的材料來,不然航空發動機就不能輕易的換材料。
中國航發和戰機有超過美國的趨勢
總體來說,因為蘇聯的解體,美國在最近30年非常的懈怠,在技術上的進步相當有限。
因為這個原因, 中國不僅渦扇-15航發已經達到了先進水平,殲-20戰機也實質性的已經超過了美國的兩款五代機。
殲-20對比美國的F-22戰機,有著資訊化和現代化方面的優勢。
透過數據鏈路,殲-20可以和預警機配合,形成一套現代化的空戰體系,而這一能力是美國F-22戰機不具備的。
殲-20戰機
殲-20對比F-35戰機,則具備機體效能上的優勢。
殲-20戰機速度更快、機動性更強、作戰航程更遠,並且隱身能力也更強。
作為一款五代機,殲-20顯而易見的有著更強的超視距打擊能力和狗鬥能力,在1對1的作戰中完全能碾壓F-35戰機。
當前殲-20對比F-35戰機,只有一個劣勢,那就是數量問題。
可以說換裝了渦扇-15的殲-20戰機,已經是名副其實的「天下第一機」,其綜合效能已經明顯高於美國的兩款五代機。
殲-20戰機
因為美國現在整體的去工業化,美國不管是戰機設計還是航發設計的能力,都已經落後於中國了。
隨著時間推移,中國很可能在這兩方面超越美國。
參考資料:
【1】澎湃新聞·【推力最大的航空發動機繼續增加推力,它是如何做到的?】
【2】澎湃新聞·【【軍事天地】插上翅膀的豬——F-35A隱身戰鬥機】