张勇,中国航发航材院的项目负责人,曾在2023年3月向媒体宣布,涡扇-15已进入量产阶段。
这标志着中国歼-20战机终于换上了最新的航空发动机,补齐了最后一块短板。
(涡扇-15)。
美国方面对我国歼-20换装涡扇-15后也极为关注,各路媒体纷纷争相报道。
安德烈亚斯·鲁普雷希特作为美国军事网站「战区」的撰稿人,曾发表文章指出,我国歼-20的总推力已超越美国F-22战机,成为全球推力最大的战机,这将为歼-20带来三方面的改变。
中美战机与航发。
美国F-22战机装备有两台F119发动机,单台推力可达35000磅(156千牛)。
而我国生产的涡扇-15单台推力更是高达36000磅(160千牛),较F119发动机更胜一筹。
当然,F-135航发也是一款来自美国的产品,该发动机应用于美国F-35系列战机,其单台推力达到了惊人的43000磅(191千牛)。
(F-135航发)。
然而,F-35战机最大的缺陷在于它是一款单航发的战机,仅有一台发动机,而F-22和歼-20则装备有两台发动机。
因此,若论及总推力,装备有涡扇-15战机的歼-20型号无疑已成为全球总推力最大的战机。
另外,需引起注意的是,F-35战机存在诸多问题。
尽管该型战机装备有一款相当不错的航发,但在美国五角大楼测试办公室2021年的报告中,该型战机仍被发现存在871项缺陷,因此并不能被视为一款合格的战机。
(F-35战机)。
其中有两个较为重大的问题,首先战机的机体强度不足。
为了使F-35尽可能便宜,美国在这款战机的机身结构上大量「偷工减料」,以使其成为「盟友」也能负担得起的飞机,从而导致F-35的机体强度存在显著缺陷。
2020年,这款战机被曝出无法飞行过快。
一旦F-35战机的超音速飞行时间超过1分钟,机身的振动就可能造成隐身涂层和尾部天线的损坏。
由于机体强度不足,F-35还无法进行极速抬升飞行以增加高度,这种做法可能导致机翼和尾翼受损,甚至会导致战机解体。
(F-35战机)。
其次,F-135涵道比较低。
涵道比决定了战机的爆发力,涵道比较高意味着更加省油,但可能会牺牲一定的爆发力,从而影响战机在空战时的机动性。
反之,涵道比较低则意味着发动机具有更强的爆发力,这对战机在制空权方面更有利。
因此,通常在空战中占据优势的战机的航发倾向于采用较低的涵道比,以求在空战中获得更大的优势。
相较之下,美国F-22战机使用的F119航发,涵道比大约为0.3,而F-35战机使用的F-135的涵道比为0.57,明显高于F-22战机使用的航发。
(使用F119的F-22战机)。
造成这种差异的原因是,F-135航发是在F-119航发的基础上,通过增加涵道比而发展来的发动机。
美国认为F-35战机无需进行高速飞行,因此要求这款航发具备更大的单台推力和更高的燃油效率,最终导致F-135航发采用了较大的涵道比。
总之,F-135航发的确拥有很大的推力,但这款航发并非仅仅是美国航空技术遥遥领先中国技术的成果,而是美国为了追求更大的推力而牺牲了其他方面的性能。
此外,F-35战机本身存在的问题,也限制了它充分发挥F-135航发的大推力优势。
(F-35战机)。
歼-20的三个改变。
当我国歼-20装备涡扇-15后,将发生三个方面的重要变化。
其一,是我国歼-20获得了超音速巡航的能力,即在未使用加力的情况下,以1~1.6马赫的速度进行巡航飞行。
这一变化使得我国歼-20能够更快地抵达战场,更快地接近敌人。
(歼-20)。
其二,是我国歼-20的发动机使用成本有所下降。
尽管涡扇-15采用了更先进的技术并运用了更新的工艺,其生产成本理论上可能较之于歼-20之前所使用的涡扇-10系列航发更高。
然而,涡扇-15在使用寿命、维护周期和故障率方面具有明显优势,因此在整个生命周期内,涡扇-15的总使用成本较低。
其三,是我国歼-20的续航能力有所增强。
涡扇-15不仅在推力方面超过涡扇-10系列,而且综合油耗也有所降低。
(涡扇-15)。
换句话说,就是以同样的距离,涡扇-15所消耗的燃料更少。
在歼-20内部油箱容量不变的情况下,安装涡扇-15的歼-20能够飞得更远,这极大地扩展了其续航能力和作战半径。
我国歼-20的作战半径,通过其本身内部油箱以及外部挂载油箱,可达到2000~3000公里,足以覆盖关岛地区。
因此,我国的歼-20在更换涡扇-15后,将能够在第二岛链内部进行全面作战。
(歼-20)。
涡扇-15相较于美国的F-135航发单台推力要小,但由于战机本身的差距,以及F-135航发在设计上的权衡,涡扇-15在战场上的实际可靠性实际上更强于F-135航发。
中国的航发技术进步。
目前,中美之间的实际军用航发水平差距已经大大缩小。
这一情况可以从中美在下一代航发研发方面的表现中得到体现。
外界普遍认为,第六代战机将采用变循环发动机。
因此,对于变循环发动机的研究和开发,展示了中美在航发领域的实力。
与此同时,中美两国已经为此展开了竞争,各自都为此投入了大量资源并建立了相关项目。
(变循环发动机概念图)。
这种情况在上个世纪是不可能出现的。
因为在上世纪90年代,中国还在使用涡喷发动机,而美国已在1979年使其F-16A战机装备涡扇发动机,并且达到了世界先进水平。
可以说,到了上世纪90年代,美国在军用航发领域的领先优势至少比中国高了两代。
直到1975年,我国仍试图从英国引进斯贝涡扇发动机,并希望通过借鉴斯贝发动机的技术来自主研发国产涡扇发动机。
中国的涡扇-10系列发动机问世,标志着我国航空发动机技术已相当于美国上世纪80~90年代的水平。
涡扇-15的问世,表明我国航空发动机技术终于赶上了美国。
我国如今能够与美国在最前沿的航空发动机技术领域展开竞争,这充分显示了我国在过去几十年中令人惊叹的飞跃速度。