苏-35战斗机的发动机在国际上处于什么水平?
好多人都说,我国买苏35S战斗机,就是看中了他的发动机117S,仿佛这台发动机灰常厉害,让人艳羡不已,但是实际上呢?实际上就是这样!117S确实非常厉害,值得我们去学习和借鉴,但是并不是非要神话他。
117S发动机是俄罗斯在AL41F发动机的基础上改进的,增加了一个外接式的三维矢量尾喷设备。而AL41F发动机又是从AL31FN发动机上改进而来的,主要改进就是把AL31F发动机的推力从13.2吨,提高到了AL41F发动机的14.5吨,这增推的1吨使得117S接近了美国F119发动机的推力,起码差距不是那么大了。
AL41F发动机属于AL31FN发动机的鸡血版,也就是说大体上的设计没有大动,基本还是那个样子,但是更换了更好的耐高温材料,然后给发动机的涡轮前温度提高很多,使得发动机的气流温度上升,储备了更多的能量,因此推力大增。但是由此会造成发动机相比于原来的设计寿命更低,故障发生的概率变得更大。
因此,AL41F发动机的故障比起AL31F高了不少,但是由于战术上来看,他的推力足够大,因此可以给飞机带来非常好的机动能力,因此俄罗斯也愿意接受这一改动,14.5吨推力的117S也进入了第四代发动机的行列。117S在AL41F的基础上增加了三维矢量,因此能够三维矢量就是他最大的特点。117S也是世界上第一款具备了三维矢量能力的发动机。
在世界上来看,117S比F119推力小1吨,但是矢量技术更好,因此算作是不相上下,而和F135比起来就差距很大了,毕竟人家的推力达到了18吨左右,因此117S发动机目前可以排在世界现役战斗机发动机中的第三名的位置,至于欧洲那些发动机就不用比了,推力连10吨都到不了,就不用比其他的性能了。
至于我国的发动机,WS10B和歼10B上那款三维矢量发动机都和117S处于差不多的水准上,WS15发动机则能够大幅度超出,但是由于这些发动机都还是没有大量的进入现役,因此暂时先不算了。
苏-35战斗机的发动机在国际上处于什么水平?
与美国航发相比差距较大,但却是让我国口水流到脚面的好东西。
苏35的发动机是AL-41-1S(117S),在俄罗斯“产品30”发动机成熟前,也是苏57的过渡动力选择,目前是俄罗斯性能最先进的航空发动机。
网络上有种声音认为我国从俄罗斯引进24架苏35最主要的原因就是想获得117S发动机技术,由此衍生出诸如“俄罗斯将出售给中国的苏35发动机关键部位全部焊死”的谣言。不过实事求是的说,117S作为俄罗斯目前最好的航发,确实有很多值得我国航发口学习的地方。
117S发动机由著名的AL-31F发动机改进而来,主要的改进方向有3点:
1、通过增大风扇直径、使用更先进的特种材料等方式提高了推力性能,117S的最大加力推力14.5吨(有种观点认为14.5的最大推力为应急状态推力,正常最大推力为14吨),较AL-31F的12.5吨提高了2吨。推力的提升使得因加强机体结构而大幅增重的苏35在机动性能方面不仅与苏27相比没有下降,而且还有所提高。
2、117S最主要的特征就是装备了矢量喷管,具备矢量推力性能,而且117S具备FADEC功能,与飞控系统相联,使得苏35实现了飞-火-推一体的矢量推力性能,造就了苏35超强的机动能力。
苏35综合机动能力仅次于F22,117S功不可没。
另外容笔者说一句,很多军迷朋友认为苏35的117S发动机使用的是可360度选装的3元矢量喷管,其实这是一个误会。
117S的矢量喷管只能沿上图红线所示的倾斜轨迹偏转,仍然属于二元矢量喷管范围,与我国歼10B-TVC验证机上使用的可以360度旋转的3元矢量喷管不是一回事。
3、提高了寿命和可靠性指标。寿命较低可靠性较差一直是苏/俄制航发的缺陷,苏27SK配套的AL-31F总寿命才900小时,首翻期仅300小时。117S大幅提高了这个指标,据称总寿命达到4000小时(也有观点认为是2000小时),首翻期为1000小时,有了脱胎换骨的提高。
综合来看,117S是一款性能先进的航发,也支撑苏35具备了超强的机动能力。但是从世界范围内来看,对比美国的航空发动机还是有不小的差距,比如同样具备矢量推力性能的F119发动机,也就是F22使用的发动机。
与F119相比,117S无论在推力指标、推重比和寿命几个方面比较,全面处于下风。
首先,从推力指标来看,最大军推是10.7吨VS8.8吨(F119在前,下同),最大加力推力是15.8吨VS14.5吨;
其次,从推重比指标来比较时10.8VS7.7,差距非常大。
F119逆天的性能再加上F22复杂的气动设计和先进的飞控,使得F22是机动性能最强的战斗机,超过苏35。关于F22与苏35机动性能谁强的问题,很多毛机党不服,他们把苏35的各种超机动奉为圭臬,其实只要从网上多搜搜,F22做的超机动能力一样不少,而在1.5马赫以上区间,F22的机动性能甩苏35几条长安街。
最后在寿命、可维护性和可靠性方面,F119的优势更大。F119的总寿命是8000小时,是117S的两倍,矢量喷管与发动机同寿,而117S的喷管寿命在1000小时上下,也就是说在发动机寿命期内要数次更换喷管。
当然,117S虽然与美国的航发还有不小的差距,但是在我们眼里,还是一个能让口水流到脚面的神奇。目前我国量产的最先进航发是涡扇10B发动机,虽然在推力指标上已经达到117S的水平,但是仍然不具备使用的矢量推力能力,限制了战机的机动能力。
由于种种原因,目前量产型的歼20选择了与117S系出同门的99M1发动机,不但推力小了1吨(14.5吨VS13.5吨),而且没有矢量推力功能,限制了歼20的综合机动性能的提升。歼20机动性能的进一步提高还是耐心等涡扇15吧。
苏-35战斗机的发动机在国际上处于什么水平?
论航空发动机的技术底蕴,美俄还是第一梯队,中国的赶超之路仍然漫长。
苏35采用的是117S(AL-41F1-S)发动机,虽然从名号上看,似乎是一种新发动机,实际上却是AL31F的最新改进型,它的各项指标仅次于正在研制中,准备用于苏57的“产品30”发动机。
苏35及其117S发动机
相对于中国读者熟悉的初始型号AL31F,117S有以下四个方面的显著特征:
一,推力大增。俄罗斯航空发动机增推的绝招一直是加大流量,117S也不例外,相比AL31F,它的直径从905mm增加到932 mm,空气流量由的112公斤/秒提升至122公斤/秒,中间推力从7.6吨增至8.8吨,最大推力由12.5吨增至14吨。此外,117S还增加了一种应急模式,在这种模式下其推力可达14.5吨。所谓“应急模式”,很可能指的是发动机补氧系统被激发的状态,俄罗斯自己叫“博命模式”,类似于打兴奋剂,能使推力短时间内大幅增加,但这种模式对发动机的损害很大,会降低其使用寿命。
二,寿命更长。117S改变了以往俄制发动机用寿命换取性能的设计思路,总寿命达4000小时,首翻期达到了1500小时,而AL31F的总寿命才1500小时,这显然是巨大的进步。但俄罗斯一向有在对外宣传中夸大性能的传统,其公布的以上指标尚待证实,但就算是其寿命指标没有注水,与西方国家还是有着不小的差距。
117S发动机的制造工艺提升并不明显
三,采用矢量推力控制系统(TVC)。凭借着AL31FP的技术积累,117S实现了真正可靠的三元轴对称矢推控制,其喷管能够在俯仰15°、航向正负8°的范围内进行偏转,正是因为装备了117S发动机,苏35S才拥有了前所未有、难以置信的过失速机动能力。虽然此前装备TVC版太行发动机的歼10已进行了飞行表演,但至今仍未实用化,可见我国在矢量推力控制领域比起俄罗斯来还欠些火候。
117S发动机的尾喷管歼10的TVC表演
歼10的TVC表演
四,117S装备了全权限数字式发动机控制系统(FADEC)。FADEC能通过对发动机各循环参数的实时监测,对转子转速、可调定子叶片偏转角度、喷嘴喷油量等各项指标按一定的控制律进行精密调节,以达到增加推力、节约油耗、延长寿命的目的,FADEC能够在不增加发动机重量的情况下,极大改善其性能。
但FADEC软件的编写需要长期实践经验积累,可以说是用出来的,烧钱烧出来的,因为只有在长期的使用中,才能摸清规律,总结出最佳控制方案,而这正是我国航空发动机所欠缺的。因此,至今我国仅在武直10的涡轴9发动机上采用了FADEC设计,但涡扇发动机无论是在结构还是工况上都要比涡轴发动机复杂得多。
总之,苏35的117S发动机仍然是类似AL-31F-M2之类的AL31F系列的深度改进型,还是属于第三代中等涵道比涡扇发动机。尽管如此,它却是俄罗斯通过AL31F系列各个改型,历经几十年探索的结晶,也是俄罗斯现在能拿出来的最好航空发动机了。
117S对提高我国航空发动机的设计水平有重大意义。尽管太行发动机在推力、推重比等指标上已达到了与117S相当的水平,但在矢推、发动机控制软件等更需要积累的方面要补的课还有很多,切不可盲目乐观。或者说,虽然太行发动机在硬件上已经不比117S差,但在软件方面我国实际上还处于学生的水平。中国航空动力的前进超之路还很长,一定要沉下心来,戒急戒躁,一步一个脚印地走下去。
歼16装备的改进型太行发动机
苏-35战斗机的发动机在国际上处于什么水平?
苏35S装备的大推力涡扇发动机型号是117S,这是一款在AL31基础上改进的发动机,整体水平还不错,在世界上排名也很靠前。不过各国的发动机性能排名不能单看推力水平,还要看推重比,以及发动机的可靠性。如果全方位综合比较的话,我个人的看法是苏35所使用的涡扇发动机排名世界第三,当然,是在现役发动机中对比的。像俄罗斯的产品30发动机,我国的涡扇15发动机等性能数据上虽然超过117S,但是毕竟还没有定型装备战斗机,所以不能算在现役发动机之内!
F119,当之无愧的世界第一大推力涡扇发动机领域,现在全世界在装备的型号没有几个,分别是美国的F135,装备在F35战机上,F119,装备在F22上,F110装备在F15,F16战机上,AL31,苏27的标配发动机以及我国的涡扇10系列,主要装备在我国的战机上。除了中美俄之外世界上其他的国家都没有生产大推力涡扇发动机。
说明一点,欧洲双风所装备的都是中等推力涡扇发动机,所以他们的中型战机台风和阵风每架都需要配备两台。如果将台风的EJ200和阵风的M88发动机换成大推力涡扇的话,这两型战机只需要每架装备一台大推力涡扇发动机就能满足要求了。
目前大多数的航空发动机对比都是将美国F35上装备的F135发动机列为世界第一,我感觉这是不准确的,或者说不是那么严谨的。世界上最先进的发动机应该是F22上所装备的F119。F135是在F119的基础上放大外涵道研制成功的。大家惊奇于F135最大18吨的加力推力的同时没有留意到的是装备这台发动机的F35并不具备超音速巡航的能力。推力大,不能代表一切,民航客机上装备的涡扇发动机推力更大,但是没有推重比一切都是白扯。
F119的推力高达14.5吨,要知道,这是在仅仅只有一吨重量的发动机上实现的,其技术水准堪称世界最先进。只不过这样的性能是牺牲换来的,毕竟涵道比只有0.23,外涵道那么小的结构,导致发动机的主要推力来源于核心机,这样的发动机油耗高也属于正常水平。我们的涡扇15和F119属于同类型产品,推力推重比都很优秀,装备这款发动机的话可以实现超音速巡航,但是仅仅只有不到0.3的涵道比怎么说都是费油的代名词!
F135当为世界第二在世界排名前两名的大推力涡扇发动机都是美国的产品,这本身没什么奇怪的,因为这两型发动机其实都是使用的一个核心机,只是涵道比不一样,才导致发动机的推力不一样。目前F135的推力虽然比F119更大,但是因为是依靠扩展外涵道实现的,所以这款发动机的推重比不如F119,要知道,F135的重量比F119重了差不多一半了,整台发动机重量高达1.8吨,实现的推力提升也仅仅只有30%,怎么看都不能算是世界第一的涡扇发动机。正因为其巨大的尺寸导致F35的性能虽然不错,但是肥胖的外形却无法实现超音速巡航,另外,F35的最大速度也仅仅只有1.6马赫,也是拜这款发动机所赐。增加外涵道尺寸确实可以获得可观的推力,但是战机发动机的外涵道越大,高速性能也就越差。
既然提到超音速巡航,就顺便解释一下为什么五代机都要求超音速巡航?不是隐身最重要吗?为何还要追求那么高的速度呢?美国的B2,F117隐身战机不都是亚音速战机吗?不是一样玩得很溜?这点不假,但是前面两架飞机都是轰炸机,不用空战的。在空战的时候,实现超音速巡航很重要的,这主要是提高武器的发射初速度。空空导弹在飞机飞行状态下发射,本身已经具备了一定的飞行速度。这个速度越大,也就代表空空导弹的射程越远。假如战机以1.5马赫的速度飞行的时候发射导弹,和0.9马赫飞行状态发射导弹的话,两者的射程肯定是不一样的。前者本身的初速度较高,也就意味着动能越强,也就可以飞得越远。这不是间接地提升了空空导弹的有效打击距离了吗?只靠发动机就可以突出空空导弹的性能。是不是很划算呢?这就是为什么五代机强调超音速巡航的原因!
苏35所装备117S发动机和我国的涡扇10B性能上大同小异,但是其优秀的矢量能力和研制时间决定了,这是一款比我国涡扇10B更优秀的发动机苏35上的117S上装备的发动机最大的亮点就是360度矢量喷口。这款发动机的推力推重比和我国涡扇10B大体上差不多,都是14.5吨,8.5的样子。跟美国上面两款发动机的推重比有很大的差距,但是117S却借助于360度矢量喷口,实现了不弱于F22的机动能力,四代机具备了五代机的机动能力,正是苏35最大的卖点。目前俄罗斯不是自称自己的苏35是最强四代半战机吗?在四代机后面加了两个加号,足见俄罗斯对这款战机的性能是多么自信。
而苏35S战机之所以在世界上能有这么高的地位,原因的一大部分就是其采用的发动机。几乎所有机动能力,挂载能力,航程等性能都是依靠发动机功能实现的。117S原本的名字是AL41F发动机,是苏联时期就开始为苏35配套研制的大推力发动机,不过似乎并不是很顺利,所以俄罗斯在AL31F的基础上参考AL41的技术,研制出了一款性能稍微弱点的发动机,这就是117S的由来。
我国在获得117S发动机之后,我们的发动机也是受到了相关的启发,所以涡扇10B才能在2017年设计定型。不过需要指出的是,我们的涡扇10B在性能上肯定是不及117S的,最重要的矢量喷口似乎装备涡扇10B的大多数战机都没有装备,我想这不简单是为了考虑结构减重的问题,主要原因应该是我们的矢量技术还不过关吧?要不然为何只是在歼10B上做了一下测试就不再装备了?
当然,在航发领域,我们跟美俄还有差距,即便是我们的产品在性能数据上已经追上来了,但是在可靠性和基础材料方面,我们还是缺乏大量的基础研究,这导致我们的发动机寿命和大修寿命明显不如美俄同类产品。这点上我们必须承认,只有承认自身的差距,才有进步的动力,您说是吗?
总结来说,苏35装备的117S发动机是一款优秀的大推力涡扇发动机,是俄罗斯在其所有航发技术基础上攒出来的最优秀的航发作品,在世界现役发动机中应该是第三名的位置比较合适!
苏-35战斗机的发动机在国际上处于什么水平?
一直以来,对于中国为何购买24架俄罗斯苏-35战机有多种说法,其中一个比较流行的说法就是中国是为了得到苏-35战机装备的117S发动机的技术。那么,117S发动机性能究竟如何呢?
117S发动机属于俄罗斯“117计划”的第二个产物,俄罗斯首先研发出117A(AL-41F1-A)发动机,然后在它的基础上改进设计,推出了117S(AL-41F1-S)发动机,俄罗斯“117计划”的最终目标是研发出AL-41F2发动机,也就是如今开始装备在苏-57原型机展开测试的“产品30”发动机。由于目前“产品30”发动机还在测试中,明显没有成熟,所以苏-35S装备的117S(AL-41F1-S)发动机是俄罗斯现役最先进的发动机。
需要说明的是,117S(AL-41F1-S)发动机在117A发动机基础上进行大量改进,包括更换风扇、涡轮、控制系统等,总体性能有明显提升。苏-35S战机在装备两台拥有三元矢量喷口设计的117S(AL-41F1-S)发动机后,拥有了前所未有、难以置信的机动能力。
尽管现阶段对于战机做出超机动动作是否有利于空战还存在一定争议,但是苏-35S战机在各大航展上经常做出很多令人匪夷所思的动作,已经为它赚足眼球。
鉴于俄罗斯公布的数据比较模糊,不完全清楚合理,所以说到117S(AL-41F1-S)发动机在目前世界发动机中的对比时,很难给它一个具体的排名。如果将它和美国F-22A隐身战机装备的F-119-PW-10发动机比较的话,117S发动机的尾喷口设计更加出色,但在寿命、推力、油耗仍存在一些差距,总体性能仍稍稍逊色于F-119-PW-10发动机。
未来“产品30”发动机才是更加值得关注的俄制发动机。这款由大名鼎鼎的留里卡设计局主导设计的发动机拥有一些非常吸引人的纸面数据,“产品30”发动机采用全新的架构,减少风扇级数和压气机的数量,大量应用镍单晶叶片、新型耐热材料等。据悉它将比117S发动机更轻、耗油率更低,但推力更大,军推达到107千牛,最大加力推力可能达到176千牛,使用寿命也更长,它才代表俄罗斯的最高技术水平。
苏-35战斗机的发动机在国际上处于什么水平?
众所周知,对于我国为何购买24架俄制苏-35战机的说法不一,而其中最被“认可”的说法就是为了得到苏-35所使用的是AL-41F-S轴对称矢量发动机(也称117S发动机)!那117S发动机究竟有何过人之处,非要得到不可?
其实,AL-41F本是是苏联留里卡-土星公司在AL-31F和AL-37的基础上,为米格1.44不开加力实现超音速巡航而研发的的大推力发动机,后来俄罗斯在AL-41F发动机的基础上推出了AL-41F1S(117S)矢量版,用于苏-35、苏-30的大批量使用和苏-57的过渡!
117S发动机的总体设计与AL-31F并未太大差别,但重量减轻150千克,并采用了单元设计和单晶叶片,使得其涡轮前温度达到了1850-1900K,同时扩大了风扇直径等,一系列改进下来使得117S的发动机的加力推力达到了142千牛(约合14.5吨),推重比达到9.5,整体寿命在3000-4000小时!
那117S发动机在全球处于什么水平呢?其实,目前全球批量生产且服役的矢量发动机只有2款,一个是F-22所用的F119-PW-100二元矢量发动机(上下偏转20°),一个是就是117S三元轴对称矢量发动机(可以实现俯仰偏转幅度15°、航向偏转角8°),这样算下来117S还是全球第一款已经服役的三元矢量发动机!
而美国曾在F-16的基础上搞过F16MATV多轴矢量验证机但未实际服役;俄罗斯为苏-57研制的“产品-30”矢量发动机刚刚装到苏-57上使用;而我们歼-10B也只整了个涡扇-10 TVC矢量验证机版,涡扇-15目前还没明确的消息,所以117S确实是全球第一款也是唯一一款三元矢量发动机,如此算下来117S在全球的地位水平不言而喻!
不过,117S发动机虽然拿了个某项全球第一,但其整体性能与F-35战机所用的F-135发动机还有很大的差距(加推力可达18吨),推力也不如F119-PW-100发动机的16吨,但由于117S采用了更强大的三元矢量(F119隐身效果更佳),能勉强与F119-PW-100争个全球第二吧(现役)!
另外,有了117S发动机的加持,苏-35的战斗力确是非同一般,称为全球最强三代机也不勉强,买回来24架不管是为了过渡和是为了发动机,都能起到不小的帮助!
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