我国的涡扇15发动机已经实现批量生产交付,材料已经固化。涡扇19、 涡扇20和更先进的5代航发(变循环发动机)也进入了选材阶段。国产航空发动机再获突破,这不仅是推力、推重比的升级,实际上也暗含着发动机涵道比的技术革新。可以说,我国的航空发动机水平和美国的差距越来越小,特别是随着涡扇15的量产,国产航发的最大加力推力可达181kN(18.5吨),而美国F119的加力推力则为173kN(17.7吨),我国再次实现反超,J20也终于补平最后一项短板,迎来了一颗强大的“中国心脏”。
有了涡扇15的助力,J20的空中优势将得到跨越式提升,推重比从涡扇10的8.1提升到涡扇15的9.7~10.87,超越F119的加力推重比(9.0);最大速度在2.2马赫以上,根据1min战斗巡航52km的公开数据推算,J20的速度可以达到2.55马赫,同样超越了美国的F22。反过来说,如果没有涡扇15这款配套航发,J20就只能沿用原来的涡扇10,但该系列的发动机终归只是过渡型的发动机,在推重比、超音速巡航方面都无法发挥出J20的最佳性能,也无法使J20的空中优势明显领先于F22。
J20能够实现完美迭代,最大功臣非涡扇15莫属。和国内外的同类型产品相比,涡扇15拥有更小的涵道比,比值低到0.25,在这种条件下还能保持大推力实属不易。这里的涵道比是影响发动机性能的关键指标,涵道比越小,适配的飞行速度就越快。什么是涵道比?简单来说,当空气进入涡扇发动机后,会被空腔结构分成内涵道和外涵道,外涵道与内涵道内空气流量的比值就是涵道比。其中,内涵道中的空气被送往燃烧室,和燃料充分混合燃烧,喷射出的气体是高温燃气,流动速度更快。外涵道中的空气不燃烧,只通过风扇,流速较低,对应的温度也低。
空气通经过内外两个涵道后在喷嘴处混合,使高温、高速的燃气得以降温、减速,有利于减少空气的能量损耗,使飞机的油耗更低,还能降低气动噪音。因此,民航客机和运输机一般都采用高效率的大涵道比涡扇发动机,比值一般在5~10左右,既能大幅降低燃油成本,也有利于维持安静的运输环境。但对于现代战斗机而言,情况就完全不同了,战机追求的是极致速度,第五代战机对超音速巡航都有硬性的要求,大涵道比的发动机就不合适了。涵道比越大,意味着外涵道的空腔体积相对越大,发动机的迎风截面也更大。而在超音速巡航状态下,这种发动机只会带来更大的空气阻力,严重降低推进效率,甚至比低涵道比设计的发动机还要低,不利于极致性能的输出。
因此,现代战斗机普遍采用低涵道比的设计方案,有的甚至低至0.2~0.3,比如涡扇15,就将涵道比控制在了0.25,比涡扇10A的0.57减少了50%以上,比F119的0.3还要低16.7%。在航发领域,小涵道比、大推力的发动机是技术难度最高的发动机类型之一,难点在于总压高、涡轮前温度高,目前世界上也只有中美俄三国有能力生产。当然,我国的航发技术也不会止步于涡扇15。在涡扇15之后,我国还将研发更先进的第五代航发,也就是变循环发动机,这种发动机也是在涵道比的基础上做文章。
以前的涡扇发动机都只有固定的涵道比,即内外两涵道的气腔体积不可变。而变循环发动机的涵道比则是可变的,通过调整进气道的空气流量、涡轮进口温度、压比等参数,发动机就能在低速、高速状态下发挥出完美的性能。在低速飞行条件下,空气阻力低,此时提高涵道比,降低油耗;在超音速或高超音速飞行条件下,空气阻力高,此时降低涵道比,增加推力,性能全面爆发。
根据项目负责人张勇的介绍,目前在技术方面,我国已经打破所有的技术瓶颈。言外之意就是在现有的技术赛道上,小涵道比大推力发动机已触及天花板。下一个新的赛道,将由第五代航发的变循环发动机开路。
清晰是美
明明是超过,用“追上”真特么有一套[得瑟]
洞庭余波 回复 04-09 14:15
小涵道比,三十年来,美国基本没进步!扣字眼有什么意思思?如果美国没有更牛逼的小涵道比发动机出来,那中美就是并驾齐驱!
洞庭余波 回复 04-09 17:55
小涵道比现在已是并驾齐驱;大涵道比、高涵道比,中国确实还在努力追赶中……(中美发动机差距,本质问题就是材料问题,一旦突破,中国很快就会追上!)
用户17xxx82
还不见得,还要看使用寿命,可靠性,可维护性,不能只看推力
风性双子座 回复 04-13 21:43
这有什么,就算是只有4000小时报废,我们可以自己做造,还在乎什么,无外乎就是多备一些发动机,换发动机比修发动机节省时间[哭笑不得][哭笑不得][哭笑不得]以前买一台发动机造几百万美金,才在乎使用时长[哭笑不得][哭笑不得][哭笑不得]
a勇
小编生下来就会飞[点赞][点赞][点赞][点赞]
田野 回复 04-14 01:03
反正不是从疯人院逃出来的[笑着哭]
惜缘
不管它落后几十年能干掉美狗、倭寇就行,小米加步枪照样能打胜战。
海之风
好好好,你已经超过我3岁时的智商了,可以了么?
目空一切
你确定30年前??F22才量产不到20年,而且刚量产时的F119还不如现在。。
网友
f119性能上落后了 f135不能超音速巡航 美国发动机技术还停留在三十年前 这才是重点
阅后即焚
作者有点把涡轮风扇发动机和涡轮喷气发动机搞混了吧!
缪缪不乖
30年前咋了?落后也保护我们!我就觉得科研人员最牛批!
用户79xxx63
前两天还报道超越美国世界第一了,吹成宇宙第一[笑着哭]