美國航發新突破,將裝備六代機!中國的渦扇15什麼時候才能搞定?

2022-01-30 軍武速遞

收錄於話題 #【大伊萬軍事專欄】美軍動態 81個

根據美國Aviacionline網站報導,通用電氣公司(簡稱GE)於最近在俄亥俄州的埃文代爾完成了其新一代自適應變循環航空發動機的高空臺測試工作。據通用電氣公司的說法,測試非常成功,達成了預期目的。

接下來,這臺代號為XA-100的變循環發動機將視情進入正樣研製階段,如果一切順利的話,該型發動機將作為美國空軍的「航發過渡計劃」目標機型,裝備美軍的NGAD型第五代(美標第六代)戰鬥機,同時也可以作為F-35系列戰鬥機最新批次、也是所謂的「目標批次」Block4批次將要配備的「目標」航空發動機。

XA-100概況

那麼,對於美國航發工業搞的這個XA-100先進航空發動機驗證機,它到底是個什麼東西、性能上到底有啥亮點,咱們對它的性能、它的研發路逕到底應該如何認識,又將給美國空軍未來的戰術飛機作戰性能帶來怎樣的提升呢?

XA-100到底是個什麼東西?

我們先說第一個問題好了:咱們都知道,典型的第三代、第四代大推力軍用渦輪風扇發動機採用的都是雙涵道結構,包括作為內涵道的發動機核心機和作為外涵道的發動機低壓段,基於這種設計的第三代、第四代航空發動機其涵道比是固定的,相應的在諸如特定速段、特定高度、特定工況下的性能也是比較固定的。比如在大多數軍迷認知裡的「渦扇發動機高空飛行時費油、渦噴發動機低空飛行時費油」,或者「大涵道比發動機加速性不好,小涵道比發動機燃油經濟性不好」的特定印象,某種意義上來說其實也正是來源於此。


相比之下,以XA-100型航發驗證機為代表的「自適應、變循環」航空發動機,恰恰是打破了這種渦輪風扇發動機的固有印象。以典型的變循環發動機的定義來說吧,變循環發動機的設計點與可用活動部件均遠遠超過既有的航空發動機,能通過部分發動機部件的運動,改變發動機的涵道比等關鍵技術數據,以在不同工況下確保發動機的性能達到最佳狀態。

而以XA-100型先進航發驗證機這麼一個具體型號來說,目前能夠披露的信息證明,該型航空發動機具備「三涵道」總體設計:首先仍然是發動機核心機所在的內涵道,而原本匹配低壓段的外涵道在XA-100上則被稱為「中涵道」,此外在發動機中涵道的外側又另外匹配了一個外涵道,其發動機內外涵道的總體設計極其複雜,可能各涵道之間可以使用旁通活門相連。

在戰機不同的飛行狀態下,這臺變循環發動機可以使用發動機電調模塊對涵道間的活門、斜板、導流片等進行調節,從而精確控制發動機的進氣氣流、燃燒室燃燒與尾噴管噴流,對內、中、外涵道的流量進行控制,從而改變發動機的涵道比,其電控模塊對發動機不同狀態、不同工況的控制具備高度的精密度和可靠性,這是XA-100型變循環發動機技術驗證機被稱為「自適應發動機」的原因。

XA-100亮眼的性能

相比傳統的F-119-PW100或F-135-PW100型發動機,XA-100型變循環發動機技術驗證機在性能上的亮點是顯而易見的:

首先是也正是它的「變循環」,目前根據公開消息能夠確認的XA-100工作模式起碼有三種,第一是適用於亞音速速段的大涵道比渦輪風扇發動機模式,第二是適用於超音速速段的小涵道比渦噴發動機模式,第三是適用於超音速速段與超音速巡航的小涵道比亞燃衝壓發動機模式。而這種對於發動機不同使用狀態的「自適應控制」,為發動機與配備發動機的整機帶來了巨大的性能收益。

首先顯而易見的是發動機推力的提高與耗油率的極大降低,據稱XA-100型發動機技術驗證機的臺架推力相比第四代航空發動機提高了足足10%,同時耗油率(總體評價)降低了25%,在配備了此類航空發動機之後,估計F-35系列戰鬥機和NGAD型戰鬥機將比配備第四代航空發動機的情況下提高35%左右的航程,對特定目標的反應速度也提高了一倍以上,這已經可以被稱作是「下一代航空發動機」了。

除此之外,XA-100型發動機技術驗證機的先進設計,還將進一步提升配套戰機的隱身、尤其是紅外隱身性能:根據目前披露出的XA-100的設計細節,該型發動機在發動機尾噴管射流上進行了特殊設計,溫度較低的外涵道冷氣流將對溫度較高的內涵道熱噴流形成「包絡」,從而降低發動機尾部噴管的熱輻射,提升戰機的紅外隱身效果;同時,根據美國《航空周刊》先前的報導,XA-100型發動機還是在研製階段就第一次貫徹了「熱管理」、「熱循環」總體設計理念的先進航空發動機,對提升發動機整體的熱能轉換效率,實現發動機更好的熱力學負荷分配有大量的、堪稱「黑科技」的獨門絕技。

美國六代機NGAD想像圖

根據美國空軍研究實驗室(AFRL)推進下一代航空發動機研發的既定計劃,目測XA-100型航發(其實PW還有一個類似的XA-101航發項目,但是暫無消息)在完成了高空臺測試後,將很快轉入正樣研製階段。在此基礎上開發美國空軍下一代戰鬥機(NGAD)使用的航空發動機,同時基於XA-100開發的航發也可以被用於F-35戰鬥機後續批次的升級工作。而在自適應變循環發動機強大的性能加持下,目測美國空軍新一代戰鬥機的全速段飛行性能、尤其是超音速速段飛行性能,紅外隱身性能等將比現有的F-22A型和F-35系列戰鬥機再上一層樓,這無疑也將成為中國空軍最大的威脅。

中國如何才能趕超?

說完了美國通用電氣研製的XA-100型先進航發驗證機,相信大家目前最為關心的話題是:咱們自己的FWS-15型渦扇發動機到底啥時候才能搞定啊?咱們自己有沒有類似於XA-100這樣的先進航發研究項目啊?


中國沒有對標產品?

這個,大伊萬覺得,從技術差距上來說,咱們對和美國航發工業的差距還是應當有明確的認知,畢竟大家都知道嘛,以咱們目前最先進的FWS-10型航空發動機最新改進型,估計也就能跟上世紀九十年代美國搞出來的F-110-GE129掰掰手腕子。

至於FWS-15,包括傳得沸沸揚揚的另外一個中等推力第四代航空發動機研發項目,目前已經非常長時間沒有任何實錘或公開消息出現了,咱們只能等待。而這兩款發動機即使出現,從航發類型上說也只不過是達到了接近上世紀九十年代後期、美國搞F-119-PW100或者F-414兩型發動機時的水平。作為在F-119-PW100基礎上深度發展、重新設計出來的F-135系列發動機,咱們目前更是沒有任何一款航空發動機能夠對標。

至於類似於XA-100型先進航空發動機整機驗證機的自適應變循環航空發動機技術驗證機,起碼在咱們的公開消息裡是難尋蹤跡的,也許我們已經就手頭現有的第三代航空發動機做了一些簡單的預研和技術驗證工作,但做出類似於XA-100的、完成度如此之高的、可以上高空臺走完設計全程的先進航空發動機技術驗證整機,似乎距離尚遠。

美國領先且傾盡全力投入

不過,從美國航發工業研發XA-100型航發的研發工程經驗來看,XA-100型航空發動機也不是一蹴而就、從半空中出現的,它是通用電氣公司連續五十年航發基礎工業研發投入的結晶,更是美國空軍研究實驗室牽頭抓總、不惜一切代價全力推進的結果。

從通用電氣公司在變循環航空發動機的研發經驗上,GE的第一個變循環航空發動機項目早在1970年代就已經開始,在長達50年的時間裡已經進行了五次設計迭代,包括第一代的VABI技術、第二代的CDFS技術、第三代在美軍ATEGG項目旗幟下展開的F-120發動機整機(與F-119競爭F-22A動力)、第四代的COPE技術和第五代的ADVENT技術。

單單是在第五代ADVENT技術上的研發投入就高達10億美元,而且還不一定能保證投入就一定有回報,畢竟隔壁還有一個普拉特惠特尼的XA-101項目正在虎視眈眈、時刻準備和GE就下一代變循環發動機項目展開你死我活的競爭。正是這種在航發投入上不計成本乃至不求回報、絕不急功近利拿出成品、而是穩紮穩打從基礎研究開始做起的精神,確保了XA-100最終一鳴驚人。

從這個意義上來說,似乎對於航空發動機的研製與批產來看,咱們也確實需要拿出一點兒「板凳要坐十年冷」的精神。通過一系列先進燃氣輪機、先進材料技術驗證機項目,把基礎研究給打穩、打實,把手裡頭的「武器庫」給扎穩夯實。而非單純搞「項目驅動」,走「遇到問題解決問題、再遇到問題再解決問題」的老路,才是新一代航空發動機研發工作的最優路線。總之,作為中國軍迷,我們應當一如既往地支持中國的航空發動機事業,也希冀中國的航發工業能早日拿出足以比肩美國、俄羅斯、歐洲新一代航空發動機的先進航發。

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    渦扇15是殲20的標配發動機,而殲20主要裝備於空軍,主要用於國土及海岸線周邊防空,面對的潛在對手主要是各型美系先進戰機,其中威脅最大的是F35和F22。由此可見,作為我國下一代艦載戰鬥機的標配航發,渦扇19的重要性甚至高於渦扇15! 一、缺少合適的先進中等推力發動機很可能是殲31沒有量產服役的主要原因。 殲31是我國自主研製的第二款中型隱身戰鬥機,綜合性能比三代機更好,卻因發動機推力太小,嚴重製約其性能提升。
  • 渦扇15發動機終於要來了,殲-20將迎來合適的心臟,成為完全體
    但是最近好消息傳來,在《2020軍工榜》評選活動中,程榮輝成為候選人之一,而程榮輝的簡介裡 醒目的寫著「航發渦扇15總設計師」,並註明 渦扇15是為殲20準備的。程榮輝能夠成為軍工榜候選人,說明渦扇15發動機的進展非常順利,在不久的將來就會量產,殲20裝上渦扇15發動機後,將成為真正的「完全體」,多方面性能都會得到加強。
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    但是最近好消息傳來,在《2020軍工榜》評選活動中,程榮輝成為候選人之一,而程榮輝的簡介裡 醒目的寫著「航發渦扇15總設計師」,並註明 渦扇15是為殲20準備的。該系統將成為 我軍第五代戰鬥機殲-20戰鬥力的重要保證。據公開資料顯示「峨眉」發動機的推力能超過18噸,推重比為9。可以讓殲-20隱身戰鬥機像F-22一樣,以超音速巡航半小時。渦扇-15發動機 將取代俄制AL-31,成為中國空軍未來戰鬥機的標準動力。
  • 國產渦扇-15航發03批次悄然交付,性能遠勝美國注水F-135發動機
    不過渦扇系列的出現,讓我們有了這塊板子,在不斷改善的同時,這塊板子也逐漸加長。據悉,渦扇-15是中國的第四代航空發動機,該發動機對標日俄的五代渦扇航發。對於渦扇發動機的消息也一直不斷,也是所有軍迷們期待的。
  • 韓國五代隱身機首臺F414航發交付,和我國渦扇20對比性能怎麼樣?
    ▲美國F414-GE-400K發動機渦扇20作為一款國產三代重推,不同於美國的F414發動機,它不是給戰鬥機這種體型比較小的飛機用的,而是給運20這樣的龐然大物用的。渦扇20從性能數據上來看,能完美解決運20目前的問題。最近有消息稱運-20已換裝疑似渦扇-20的四臺新型號發動機進行測試,如果該項目進展順利,渦扇-20也許很快就會定型投產,我國國產五代機殲20將會使用小涵道比的渦扇15。
  • 渦扇-15「又」上殲-20了?呵呵
    這其中的XX當然是渦扇了,而依據「常識」,這個項目得出的推論大概是這麼幾點:渦扇15已經完成研製定型,渦扇15已經投入批量生產;渦扇15至少有三批。順著這幾點,還有自由發揮出來的什麼「叫批就不能太少」啊,「每批至少有10臺」啊什麼的,反正大家自己也可以試著跑跑小火車。
  • 中國航發雄起:渦扇-15已經出來了
    對於任何一款空中飛行器(武器裝備)來說,不管是戰鬥機還是飛彈,發動機都是非常重要的核心部件之一,甚至能最終決定武器整體水平的高低。戰鬥機所需要的航空發動機應該是最能體現這一點的。(印度曾在光輝戰機上就吃過發動機的虧)美國在世界範圍內擁有最先進最超前的發動機技術,號不誇張的說,即使美國人現在停止發動機研發工作,目前的技術水平也是需要中國至少二三十年時間來追趕的。航空發動機被稱作是戰機的心臟,心臟有問題那麼戰機的性能也就可想而知了。大家可能也聽說過,美國人總是喜歡說中國殲-20戰機的發動機不好,事實就是如此。
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  • 中國渦扇15發動機,為何遲遲出不來,看美國就知道差距多大!
    ,作為殲-20戰鬥機的原配發動機渦扇15,從技術來說,直接對標美國F-22戰鬥機的發動機F-119,項目啟動時間比殲-20項目相比啟動更早,但是在殲-20戰鬥機試飛9年後,仍然沒有達到裝機要求。大家都知道,航空發動機是一種非常複雜的裝備,項目上馬之前需要10年左右的技術預研,對國產渦扇15發動機來說,1996年中國渦輪院開始對渦扇15進行基礎部件預研,主要集中在高壓壓氣機,燃燒室,高壓渦輪這三大件上,經過10年的努力,2006年2月,渦扇15發動機正式立項,時間和中國空軍四代隱身重型殲擊機競標節點相近,迄今為止時間過去14年,仍然沒有取得成功!
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    這也是中國主力戰鬥機第一次裝備推力矢量發動機,隨著時間的臨近,原來預定2019年交付的16噸推力的渦扇-15發動機稍有拖延,但是距離裝上殲-20戰鬥機也為時不遠,在不遠的將來我們將看到20年前規劃的四代重殲:完全體殲-20,在飛行性能上徹底超越當今世界霸王F-22,客戶最早的奢求是抗衡,交換比不太離譜就行,未來將做到領先。
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  • 全球首款六代機傳來捷報,飛行速度是殲20兩倍,發動機比美俄先進
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