日本X9F-1發動機究竟如何?材料是很美,但要超越美國還是做夢

2021-02-20 講武堂

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日本人在航空裝備上幾十年來背靠美國,一直佔據有得天獨厚的優勢,美國一代二代三代四代戰鬥機都大批量引進日本,使得日本自衛隊戰鬥力在亞洲一直是首屈一指,F86,F4,F15讓日本人一直自認為東亞第一空軍,確實如此。

但是到了新世紀,隨著美國對於主力戰鬥機F22進行技術封鎖,日本人感受到了極度上海,雖然美國人保證向日本大量輸出F35技術,球形體格F35在機動性和超音速巡航的短缺使得日本人怨念不斷,他們念念不忘的還是F22戰鬥機,經過近20年的努力,今年美國終於同意在F22基礎上和日本人合作F3戰鬥機,不過和F2戰鬥機基於F16大改一樣,核心就是必須採用日本發動機,發動機型號就是XF9-1發動機。

面對中國殲20戰鬥機攻勢,日軍F15J已經完全無力招架,新銳F35太肥日本人看不上

可以說,戰鬥機最難的部件就是發動機,日本人鐵了心不要美國發動機,就要自制發動機,應該說,日本人對於自己的XF9-1有巨大的信心,不會比F22戰鬥機的標配F119發動機差。

從日本披露的信息來看XF9-1發動機,實現了11噸軍推推力和15噸加力推力測試,這是一個很鼓舞人的數據,而且從一些具體參數來看,這款發動機指標不低於F119。

XF9-1發動機,不加力推力11噸,比美國F119高1噸

這款發動機進氣口直徑0.98米,長度4.8米,發動機採用F119類似的3611架構,簡單說來就是3級風扇,6級高壓壓氣機,1級高壓渦輪,1級低壓渦輪,高壓軸和低壓軸對轉降低陀螺力矩,最大的亮點是渦輪前溫度高達1800度,比美國F119發動機高100度,按照通常的說法,渦輪前溫度高100提高100度,其他設計不變的話,發動機推力可以增加10%左右,從理論上來說,這款發動機能有17噸左右的最大加力推力潛力。

某次展覽會上播放的視頻中,溫度顯示已超過1800℃。在一個渦輪的罩環上應用了陶瓷基質複合材料(一種能夠比金屬應對更高溫度的材料),具體解釋就是碳矽纖維增強了陶瓷。靜子和轉子葉片由鎳基單晶超合金製成,其上安裝有轉子葉片的渦輪盤由本國開發的鎳鈷超合金TMW-24製成。

日本人在航空高溫材料上研發很厲害,加工技術也很先進

作為渦輪發動機做功的主力,渦輪材料性能決定了發動機潛力上限,美國隱身戰鬥機廣泛使用的戰鬥機發動機採用的渦輪葉片材料是三代單晶,典型代表CMSX-10的抗蠕變性能如下:1100度,137Mpa,220小時,這是美國航空發動機材料的頂級水平。

從技術來說,日本人在航空發動機的高溫合金研發確實世界獨步,日本人日本的第五代單晶葉片TMS-162達到的指標相當驚人,在同樣條件下,壽命高達959小時,接近1000小時壽命,幾乎是美國材料壽命的4倍。

從材料角度來說,日本XF9-1發動機確實具有實現更高性能的資本和潛力,但是航空發動機是極其複雜的,不僅僅是幾款先進材料就能打遍天下,中國太行發動機從技術驗證開始,40年才基本過關:最大的問題就是優質的部件,卓越靚麗的參數,垃圾的總體性能和可靠性,喘振空中停車屢屢發生。

日本人在陶瓷材料上的海量投資初見成效,耐高溫能力超強,但是壓氣機渦輪設計經驗不足

主要的弱點何在,很可能在於日本對於先進壓氣機和渦輪設計經驗不足,日本對於10噸級別以上發動機自主研發為0,只有引進美國F110-132發動機的組裝測試經驗,雖然有先進的高溫材料和先進加工能力,但是發動機設計經驗不足很可能導致極其嚴重的後果,所以,以渦輪葉片材料為例就推廣到發動機所有方面是不太妥當的。

或許有人說了,日本人同時也開發了大涵道比渦扇發動機,也飛的好好的,但是,航空發動機不只是看參數,還要看實際複雜場合的表現,日本P1反潛機裝備的4臺XF7-10發動機,在俯衝測試時,居然發生4發同時空中停車的壯舉,之後也發生類似的多發同時停車事故,就從這個觀點來說,日本人對反潛機飛機俯衝進氣量增加都考慮不足,可以說,缺乏型號研製經驗是日本航空發動機的根本問題,這個問題的解決需要長期多個型號的反覆磨練。

美國人在二代和三代航空發動機吃了很多苦頭,經過50多年的努力,四代發動機非常可靠,日本人還是新手

而且XF9發動機還沒有集成上推力矢量功能,今年僅僅是臺架試車,工況極其簡單,距離真實裝機還有很長過程,後續簡單來說就是,高空臺,試飛臺(運輸機上試飛),真機試飛,從整個流程來說,2030年配合F3戰鬥機出廠,還是很緊張。

從潛力來說,日本的XF9-1發動機從性能參數有超越F119的可能,但是如何快速用12年的時間走完美國50多年,上百款發動機的自主研發歷程,克服一切千奇百怪的故障,做到和F119一樣高度可靠,這,是一個非常艱難,甚至不可能的任務。

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