涡扇-15列装的消息引出了两种公众声音,一种是对中国航空方面科研团队的赞誉,还有一种是“泼冷水”式攻击。
这一种声音的观点总结起来很简单:涡扇-15仅相当于美国30年前的技术。
莫非涡扇-15真有这么不堪?
涡扇15发动机
中美五代机航发对比
其实严格来说,涡扇-15还真就和美国30年前的航发技术差不多。
但这其中的问题是,美国的军用航发技术这30年来也没有比较大的发展。
在军用领域,一项技术停滞几十年都不发展是很正常的情况,尤其是在美国没有外部压力的前提下。
在苏联解体后美国失去了最大的竞争对手,因此在航发技术上也就开始“摆”了。
F-22战机使用的发动机
于是苏联解体这30年来,美国的军用航发进步微乎其微。
对于这一点,其实对比一下就能知道了。
目前美国使用的和涡扇-15同定位的航发,是F-35战机使用的F135-PW-100型涡扇航空发动机。
F135-PW-100型发动机是美国在F119-PW-100型涡扇航空发动机的基础上改进而来的产品,而F119-PW-100则美国用于F-22战机的航空发动机。
F-22战机使用的发动机
在推力上,涡扇-15的单台最大推力大约在18.5吨左右,这超过了F119-PW-100发动机18吨左右的最大推力,低于F135-PW-100发动机约19.5吨的最大推力。
这种高推力可以使歼-20隐身战机的最高速度超过2.8马赫,甚至能够在不施加额外推力的情况下进行超音速巡航。
且涡扇-15发动机具有稳定性高、寿命长、信号特征低、全寿命期费用低等特点。
这些特点满足了战斗机的超声速巡航能力、高机动性与敏捷性和低全寿命期费用等要求。
且低信号特征保证了涡扇-15的尾焰不再像涡扇-10一样持续散发高辐射信号,这加强了歼-20的隐身能力。
歼-20是我国第一款服役的隐身战机
且涡扇-15配备了先进的双余度全权限数字电子控制系统和矢量尾喷管,这在大幅度提升了涡扇-15机动性的同时,还让其拥有了先进的故障隔离功能。
从整体上看,涡扇-15的性能是肯定超过了F-22战机使用的F119-PW-100发动机,尽管低于F-35使用的F135-PW-100发动机,但也没差多少。
就美国F-35和F-22两款战机使用的航发在性能上的区别,其中主要是这30年来工艺和材料的进步。
尤其是材料学的进步,使得美国可以用更轻却更坚固的材料生产航空发动机。
F-22战机使用的发动机
比如说F-135-PW-100的风扇叶片开始采用含钛的合成材料,这使得F-135-PW-100在使用寿命以及重量上,相较于F-22战机使用的F-119-PW-100都有优势。
再比如在高压涡轮上采用陶瓷基复合翼型冷却涂层,在燃烧室内壁铺设浮壁陶瓷涂层镍基铸件材料。
这些新材料和新型工艺能产生大量内部小孔,这些小孔有利于提升发动机燃烧室的冷流量,让发动机承受更高的温度。
而发动机能承受更高温度的时候,其燃烧效率可以提升得更高,推力自然也就更大了。
F-35战机使用的发动机
因此总结来看,F-35用的发动机和F-22用的发动机没有根本性的改变,基本都是在一些细节上“小修小补”。
中国的涡扇-15追上了F-22使用发动机的设计水平,接下来就是和美国比拼细节的时候了。
涡扇-15最大的价值在于核心机
对中国来说,涡扇-15的诞生最大的价值在于其核心机。
因为核心机是航空发动机的基础,有了优秀的核心机那就可以研发出优秀的航发。
正如我们上边提到的,F135-PW-100发动机相较于F119-PW-100没有根本性的改变,这说的就是这两款发动机的核心机结构没有改。
F-35战机使用的发动机
在原有核心机的基础上进行小修小补,那就是一款新的发动机了。
所以当中国的涡扇-15诞生后,中国后续就能在涡扇-15的基础上研发出新的航空发动机。
像美国的F135-PW-100发动机,就是F-35战机需要在单台发动机的基础上获得足够的动力,所以美国才在F119-PW-100的基础上提升了一定的体积(主要是增加了燃烧室的体积),增加了总压力比,获得了推力更大的F135-PW-100发动机。
F-35战机使用的发动机
后续如果中国有需求的话,也可以学习美国,然后搞一个单发动机的五代机出来。
中美整体上的航发差距
当然在航空发动机的整体上,中国还是差美国很长一段距离的。
军用航发只是航空发动机的一小部分,中国在民用航发上还是任重而道远。
说到底,军用航发讲究一个“够用就行”。只要能满足军事需求,那其它部分都不用管了。
军用航发
但民用航发不行,它还要考虑经济性、舒适性等一系列问题。
这其中一项小技术没有突破,可能就会让民用航发完全没有竞争力。
现在中国民用航发距离落地依旧遥遥无期,中国的国产大飞机C919,用的依旧是美国通用电气和赛峰集团合作生产的LEAP-X1C型发动机。
所以中国的民用航发是很明显落后于美国的。
C919大飞机
航空发动机是一个非常复杂的产品,而民用航发这种商业性质强的产品,更是需要投入大量时间、资源以及人才来搞技术迭代。
在这方面中国起步晚了美国很多年,现在不如美国是很正常的情况。
不过这并不是说中国就追不上美国,正如涡扇-15追上了F-22使用的发动机一样。
只要中国能设计出一款比较优秀的民用航空发动机的核心机,那么在民用航发领域中国和美国的距离就肉眼可见了。而现在随着C919的落地,中国在这方面的下游产业链将有利可图,这会让我国相关企业开始加大对民用航发的投资。
C919大飞机
因此在民用航发领域中国追上美国也是迟早的事情,我们不用妄自菲薄。
参考资料:
【1】www.GlobalSecurity.org·《F-22 Raptor Program》
【2】Pratt & Whitney官网·F135 ENGINE