日本XF9-1军用发动机是否已达到世界领先水准?

根据日本发布的数据,其全新研发的XF-9-1四代涡扇发动机在最新的地面测试中,开启加力燃烧室时最大推力达到15吨以上,不使用加力达到11吨以上。这个数据已经同美国F-22战机所用的F119发动机非常接近了。是否能够说明日本在军用小涵道比涡扇发动机研发上已达到世界领先水准?

日本已经可以称得上是航发强国了,但是依然排名在美国、俄罗斯、中国、英国、法国等五大国之后,可以位列世界第六位。日本的航空发动机一步一个脚印,经过多年的发展,已经从弱到强,逐渐形成了自己的体系。

XF9-1发动机是日本瞄准未来第五代战斗机F-3研发的,属于第四代大推力发动机,据悉,在日本进行的地面台架测试中,该发动机曾经把推力提升到了18吨。不过,那是在发动机地面测试中的极限数据,是不考虑任何后果达到的理论极限,而在实际的全系统测试中,该发动机推力被限制为15吨级,普通军用推力为11吨级,该推力虽然不及美国F-135发动机和俄罗斯的产品-30发动机,但是也依然可以达到F-22战斗机的F-119发动机水平。

由于日本在单晶材料上有很强的技术基础,因此可以制造出耐高温的单晶涡轮盘等部件,这些部件确保了日本XF9-1发动机的涡轮前温度达到1800℃,为全球最高级别。当然,现在就说XF9-1如何如何先进还为时过早,上述数据也只是在地面测试中收集,还不能就肯定该发动机一定会研发成功,毕竟这也是日本第一次研发大推力发动机,如果一次就能取得完美成功,那就不太符合工业规律了,发动机后续还需要进行高空台和空中测试,还需要对故障率进行长期跟踪,这都还需要时间去验证。

在发展XF9-1发动机之前,日本研发了一种XF5-1战斗机发动机,但是推力要小的多,一度沦为了业内笑谈。毕竟,这台涡轮前温度同样高达1800℃的发动机,仅仅能提供5吨的最大推力,军用普通推力不超过4吨。该发动机曾打算用于日本的心神验证机,后来随着心神项目的下马一起停止了发展。

图为日本XF9-1发动机,可见其凌乱的管线布局,体现出较为初级的发展状态。

但是XF5-1除推力之外的指标还算先进,而且加上日本的精工能力较高,发动机的故障率较低,因此被作为核心机,在其基础上发展出XF7-10大涵道比涡扇发动机。XF7-10发动机推力为6吨,目前装备在日本的P-1反潜巡逻机上。由于推力太小,1架P-1反潜巡逻机竟需要搭载4台该发动机,由于日本当时在航空发动机技术上尚属稚嫩,因此在测试中曾经出现1架P-1反潜巡逻机的4台发动机全部停止工作的极端状况。

图为日本XF5-1发动机,推力仅有5吨。

除此之外,日本的石川岛播磨重工还组装过美国的F100-IHI-200大推力涡扇发动机,发动机装备于日本的F-15DJ战斗机上,最大推力为12吨多。经过多年的技术攻关,目前,日本已经能够国产F100-IHI-200发动机70%的零部件,其中包括涡轮盘、叶片等热端高精尖部件,因此日本的航发技术仍在不断提升和发展之中。

图为在XF5-1发动机基础上发展的XF7-10发动机,正在进行高空台架测试。

但是,我们现在依然不能把日本的航发技术同美国、俄罗斯、中国、英国、法国等国并列,因为日本在已经交付的发动机上,成品太少。比如,虽然XF9-1发动机性能很先进,但是他目前尚在地面测试,距离上天恐怕还需要最少5年时间;而XF5-1发动机已经停止发展;XF7-10发动机虽然服役了,但是推力仅仅6吨多。除此之外,日本再无任何服役的中等推力以上发动机,至于XF3-400这样的小推力发动机就不做介绍了。

图为搭载4台XF7-10发动机的P-1反潜巡逻机。

相比而言,美国、俄罗斯的技术水平自不必多说,我国也有WS-10A/B、WS-9、WS-15这样的先进大推力涡扇发动机,还有WS-19这样的先进中等推力发动机;英国有EJ-200这样的先进中等推力发动机,法国也有M88-3这样的中等推力发动机,而日本与这些国家相比,在实际交付的发动机上,差距就实在是太大了。或许,日本能在实验室作出先进的XF9-1,但是还不等于日本能将这款发动机迅速量产。

总之,日本已经是一个航发强国,但这是对比韩国、印度等国而言,相比于中美俄英法这样的航空强国,日本还有很长的路要走。

日本XF9-1军用发动机是否已达到世界领先水准?

从数据来看,XF9-1小涵道比航空发动机的性能的确强悍,其军用推力为11吨,加力推力为15吨,涡前温度为1800℃。

已经达到了第四代航空发动机的水准。比涡扇-10系列,AL-31F系列,117S,F110系列,F100系列要强。

当然了,以上只是XF9-1航空发动机在测试时的数据,真正在装机使用时的数据如何,还有待观察。

在研发XF9-1航空发动机之前,日本还研发了一款安装在“心神”四代验证机上面的XF5-1推力矢量航空发动机。

该发动机的最大加力推力仅有5吨而已,但是整体制造工艺还是相当不错的,毕竟日本的工业制造工艺还真没什么可黑的。

在高端机床,复合材料,特种金属,这三大领域的独特优势,使得日本制造航空发动机时,有了不错的基础。当然,有了这些还是不够的,没有设计,制造,航空发动机的经验,也无法在短时间内,制造出发动机。

不过日本日本石川岛播磨重工有着组装F100-IHI-200航空发动机的经验,该发动机也就是供F-15DJ战斗机使用的。目前来说,石川岛播磨重工仿制F100-IHI-200航空发动机时的,国产化率已经达到了70%,像涡轮叶片也可以制造出来。

经过了组装F100-IHI-200航空发动机,以及自产70%的部件,日本也具备了相当的制造航空发动机的经验。

如果说,组装F100-IHI-200航空发动机,让日本获得了相关的经验。那么,拿F119四代大推作为蓝本,的自研XF5-1小推力航空发动机,就让日本初步掌握了独立制造航空的一套流程。

也就是说,通过组装F100-IHI-200航空发动机,自研XF5-1航空发动机这两步走,日本已经具备了自主研发航空发动机的能力。

而最新的成果也就是如今的XF9-1大推力航空发动机,无论是15的加力推力,还是1800℃的涡前温度,都是测试出来的,而不是设计的指标。

甭管XF9-1的寿命,故障率,可靠性如何,能够一举制造出准四代大推力航空发动机,就足以证明,日本的航空发动机研发制造能力,并没有想象的那么弱,甚至比一些国家还要强。

而关乎于航空发动机推力的因素,也就是涡前温度,涵道比,进气流量。既然XF9-1是小涵道比航空发动机,那么提升推力的方法最容易的就是提高涡前温度。

要提高涡前温度,也只能使用性能更加强悍的耐高温合金材料。上文提到了,日本在材料领域的发展上是相当先进的。已经研发了至少5代可供航空发动机使用的高压涡轮叶片,如第三代TMS-75,第四代 TMS-138,第五代“TMS-162”,“TMS-192”,整体性能是越来越强。

而XF9-1航空发动机的高压涡轮叶片选择了第四代或者第五代单晶耐高温合金,亦或是新研发的材料,才会使得XF9-1的涡前温度达到1800℃。不过根据日本披露的信息的来看,XF9-1航空发动机的涡轮叶片选择了TMS-138单晶耐高温合金,而XF9-1航空发动机的涡轮盘是TMW-24行钴镍超合金。

不过,XF9-1航空发动机的涵道比尚不清楚,在涡前温度高于F119航空发动机时,其推力还不如F119,不用想,日本的航空发动机技术是肯定比不上美国的。

毕竟XF9-1航空发动机才刚到验证机阶段,离装机使用还有很长的一段路要走。15吨的加力推力是不如涡扇-15,产品30这2个的。产品30已经装上苏-57开始试飞了,那么,在航发领域日本是不如俄罗斯的。涡扇-15的进度到了哪种程度,还未可知。不过以涡扇-10C航空发动机14吨上下的推力,也不差XF9-1多少。

由此可见,日本得航空发动机技术是不如中俄美三国的,而欧洲也有顶尖的EJ200和较强的M88航空发动机,且科技实力完全不差日本。综合来看,日本还是无法迈入先进的航发国家行列,也只有等到XF9-1装机使用后才行。

不过就XF9-1航空发动机的技术水平而言,部分性能比较先进,如高压涡轮叶片的材料,复合材料的应用。不过,整体性能不够强悍,毕竟1800℃的涡前温度,加力推力仅15吨。

日本XF9-1军用发动机是否已达到世界领先水准?

XF9-1还很早,日本是用领先F119两代的材料技术堆积出相似的推力

日本IHI公司(石川岛播磨重工)的XF9-1发动机,目前还处于相当早期阶段,该发动机核心机才2018年交付,2019年4月的时候才首次进行持续20秒的最大推力地面测试,参考其他国家航空发动机进度,XF9-1距离正式列装还至少需要10到15年的时间。

XF9-1涡扇发动机长度约4.8米,直径约1.1米,涵道比0.3。该发动机结构完全可以说“照抄”美国的F119发动机,3级风扇、6级高压压气机、1级高压涡轮和1级低压涡轮的3611结构。本身航空发动机的结构设计是日本的薄弱项,之前XF5和XF10发动机都不理想,这次干脆“照抄”设计可以避免自己再次头铁。而且F119发动机结构是从F100发动机改进的,而F100发动机日本之前引进生产F-15J战斗机时引进过生产技术,自身已经相当熟悉。

而在日本强项的材料技术方面,XF9-1先进材料的堆积可以说令人发指!航发核心的涡轮叶片是由日本国立材料科学研究院开发的TMW-24第五代镍钴基单晶超合金,涡轮叶盘封闭在第二代使用3D打印技术制造的陶瓷基复合材料护罩中,从而可以实现涡轮前温度达到1800℃。比AL31发动机高出400℃,比F119发动机还高出近200℃,而且这种材料还有相当的提高空间。可以说XF9-1发动机所使用的材料科技等级比美国的F119都还要高出两代,日本本身的材料技术可以说丝毫不亚于美国。

除此以外,XF9-1的永磁发电机也相当先进,发电功率达到180KW,比已经很牛逼的美国F-35战斗机的F135发动机的发电机还要高出20KW。日本在系统整合和整体研发能力上可能有欠缺,但是其部分子系统和零部件的先进程度是无需质疑。

但从整体上讲,说日本航空发动机能够达到世界先进水平还远够不上。材料技术是航空发动机的核心技术,日本在这方面的确相当极其牛逼,正好跟其他国家在这方面被卡住瓶颈截然不同。但是航空发动机也远不仅是材料技术,日本在其他领域不足拖了后腿,他用领先F119发动机两代的先进材料技术也只堆积出推力相近的水平。毫不客气的讲,如果英国法国俄罗斯,拿日本的材料技术去研发的话,恐怕最大推力完全可以上18到20吨。这方面只能说羡慕嫉妒恨啊!

日本XF9-1军用发动机是否已达到世界领先水准?

【asiavikin独立视角】扯淡呢。

什么叫世界领先水准?那就是世界第一,现在的世界第一就是老美,不服也没办法。

XF9-1只是测了个加力推力就被吹成世界领先了?那老美的F119和F135该怎么说?人家的加力推力比15吨只多不少。

不客气的说,发动机的推力是最没有悬念的,基本上在设计阶段通过热力循环的仿真,输入涡轮前温度、空气流量之类的参数就可以大致估算出来。真正考验水平的是发动机的适用性、可靠性。比如说,发动机的喘振裕度要达到20%才行。不然你的推力再大也是扯淡。当年米格21的发动机Р11Ф-300的推重比都达到5了,高压压气机才3级,级压比都超过1.3了,这在50年代是很不错的水平了,但是喘振裕度才11%,导致米格21在急剧机动和高空小速度的时候非常容易发动机喘振,严重的可以导致熄火。就是因为在当年的条件下压气机设计得级压比太高,吃掉了喘振裕度。后来在研制改型P13的时候只好把高压压气机加了两级,弄成5级高压压气。这样一来,喘振裕度有了,但重量也上去了。为了保证推重比不降,高压压气机又改用钛合金,成本就上去了。PW研制的世界上第一种三代航空发动机F100-PW-100的推重比达到7.8,但可靠性差,服役的5年时间里出现了500多次发动机失速,美国空军不胜其烦,花了大把银子提高可靠性,最后还是逼着PW搞出F100-PW-220才解决问题,220的推重比就下来了。

因此,光一个推力是没多大意义的,适用性和可靠性不成才叫头大呢,而适用性和可靠性往往需要付出重量方面的代价。这需要反复的试验和修改设计,哪里是那么容易的事。F404的可靠性有口皆碑,那是靠着YJ101等发动机在前面打好了基础,就这样F404从研制到服役还用了6年时间。所以,日本的XF9还早着呢。

日本XF9-1军用发动机是否已达到世界领先水准?

作为讨论,今天我们的重点是日本新造XF9-1,原来造不好,突然拔地这么高,细心的人士会考证如何捣鼓的。不假细辨的人士,又会说日本毕竟发达国家。意见不统一,如何来看?其

实说穿了,XF9-1不是什么神秘物件,一定要把此话说清楚。过去的航空器,都使用欧美的发动机,今天猛然登峰造极,秘密正在于热端部件使用了昂贵的合金材料,如果都照日本的造法,都可造出来,只是造不起,太贵太浪费,任谁也用不起。

▲发动机是工艺在燃烧,世上从来就没有什么工艺迷信,是就是,不是就不是。

其次,这就是一个实验品,日本自己想看看,能在技术参数上达到什么水平,对外自然也有诠释自己的意思,因此很高调,勉强11一级,能达到第四代航发水平呀,不管怎来的,听着挺唬人,实在不是不得了的事。从来就没有这样捣鼓的,日本是第一个。航发的结构,网上都有,加之进口一点,自造一点高端部件,使用的材料全都昂贵的怕人,造出来就是完成了实验,也只是验证性质,不具装备意义。

第三,至少说明一件事,日本开始打造航空发动机了呢。对日本的努力,美国不紧张,因为知道是怎么回事,这种败家子似地折腾,最后没有好结果,就像一个工艺较贵的瓷坛子,拿出来卖的是工艺,可以稳赚一笔,有人不服气,给它造一个金质的,金本身极具价值,只是可以造多少,卖多少,莫说卖的话,自家用也会舍不得,从来就没有人这样玩的,日本今天头一份儿。

装备是科学,要用科学的思考,才能得到正确的答案,否则的话,小树不直净是叉,到什么时候也长不成参天大树。所谓九层之台,始于垒土,任何事物有了基础,方得有事半功倍之效,否则的话,要想像中起一个空中楼阁,也是办不到的。

日本XF9-1军用发动机是否已达到世界领先水准?

众所周知,航空发动机作为飞机的“心脏”,它的性能好坏直接决定着飞机的整体性能,所以航空发动机的重要性对于任何一个航空大国来说都不言而喻。不过,作为战败国的日本也并未停止航空发动机的研发,更是在近两年研制出了第四代大推力小涵道比涡扇发动机XF9-1。

按照日本防卫装备厅的介绍,日本最新研制的XF9-1发动机在不开加力的情况下最大推力可达11吨,开启加力燃烧室之后最大推力可以达到15吨以上,那涡扇发动机加推力达到15吨在全球是个什么水平呢?XF9-1发动机在全球又是什么水平呢?

首先,15吨的推力却是是一个不错的数据了,已经接近F-22战机所用F119-PW-100发动机16吨的推力了,同时次于F-35所用F-135和苏-57所用“产品30”的18吨的加推力,在我们涡扇-10B改进型(又称涡扇-10C)14.5吨的推力之上。那日本XF9-1发动机达到15吨的推力是走在了我们的前面?

其实不然,XF9-1发动机15吨的推力只是地面试验数据,一款发动机的研发从地面试验到安装在飞机上进行试飞,再到批量生产还需要很长的时间,而涡扇-10C是已经实际安装到歼-20战机之上了;另外,涡扇-15在12年的时候就传出地面测试最大推力18吨的消息了,所以XF9-1发动机目前的进度并不能代表什么。

值得一提的是,日本的XF9-1发动机确实有一点达到了全球领先水平,那就是涡轮前温度,日本防卫省的原话是这样的“由于采用了日本在全世界引以为傲的材料技术,XF9-1原型机确保了在涡轮前温度1800度情况下的可靠运转”,如果果真如此,1800摄氏度(约合2073K)的涡轮前温度在各国已公开的数据中的确是最高的。

要知道美国的F-119和F-135发动机涡轮前也只有1700摄氏度(约合1970K)左右,而涡轮前温度是对发动机涡轮叶片的最大考验,根据相关文献的结论,涡扇发动机的涡轮前温度每提升100摄氏度,那么该发动机的最大推力就可以提升15-20%。所以不得承认XF9-1涡轮前温度能达到1800℃,说明日本的涡轮叶片材料技术确实是十分强大的。

总之,对于日本XF9-1涡扇发动机我们还是应该以平和的观点去看,不应该妄自菲薄。能达到15吨的加推力、1800摄氏度的涡轮前温度,如果该发动机已经服役确实能代表全球领先水平,但根据XF9-1发动机目前的进度来看,该发动机在2030年很难实际批量生产。

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