6代变循环发动机出来了吗,为什么J20还要用WS发动机?

不是说我国的6代变循环发动机都出来了吗,为什么J20未来还要用WS发动机?

首先第一个,变循环发动机并不是什么特别神奇的东西,他也可以是一种特殊的涡扇发动机,而且已经出来了。

图为变循环发动机原理图。

第二个,歼20战斗机不使用变循环发动机,是因为我国目前的航空发动机还没有发展出来这样的产品,如果发展成功也会很快应用,这一技术本身不难,难的是想法,他对于机械设计要求较高,但是对于材料要求和涡扇发动机是几乎一致的,所以对于机械设计先进,材料有所差距的我国而言并不难,我国之所以没有,其实很简单:因为之前没有想到过。

图为某变循环发动机的内部结构图。

变循环发动机可以改变飞机的外涵道和内涵道之间的直径比例,改变两个涵道的空气流量比率,这样使得发动机具备不同的性能,比如在巡航时可以扩大涵道比,使得发动机处于非常省油的模式,可以提高飞机的航程,也增加发动机的寿命。而如果进入高速格斗和作战阶段,或者需要执行截击任务,那么就可以切换到小涵道比状态,甚至是涡喷状态,以提高发动机的燃烧效率,加速动力的输出,提高飞机的速度。

图为变循环发动机内部构造展示,可见其内部机械设计之复杂。

变循环发动机是一种新思维的发动机,他和过去一味地为了提高发动机的推力和降低油耗并行的发展重点思路不同,而是通过人为的可控改变发动机的性能来实现不同的需求,这一主动介入式的发展思路值得一试,而且好消息是,据说我国自己的变循环发动机也要面世了,我们拭目以待吧。

6代变循环发动机出来了吗,为什么J20还要用WS发动机?

变循环发动机,这玩意是上世纪五、六十年代美国的航空科技研发人员率先提出的一个概念,源自美军方要求制造一种战斗机在亚音速时,能做到高推力、低油耗;而在超音速时,除了保持高推力以外,还要尽可能降低阻力的航空发动机。

在此概念下,率先诞下的航空科技结晶,就是普惠公司的J-58-1发动机,被装在美国空军的SR-71“黑鸟”侦察机上,2台变循环的J-58-1发动机输出的强劲动力,赋予了SR-71侦察机26600米的实用升限,以及3马赫超音速巡航速度,是当时世界上飞得最高、飞得最快的侦察机。

SR-71,在苏联、古巴、朝鲜以及其他华约成员国的上空来去自由,如入无人之境,当时地球上所有的战斗机、高射炮,甚至包括防空导弹,对于SR-71这架空中的“黑鸟”都无可奈何,在雷达屏幕上能看到,但打不到就是打不到。

在3倍音速高速飞行时,SR-71也存在问题,即机体长度由于热胀会被拉长约30厘米,尽管其油箱管道采用了弹性设计,能利用油料的流动来带走高温部位的热量,尽管采用了很多措施,但SR-71的油箱,因为机体热胀冷缩,会发生一定程度的泄漏。

因此,所谓的变循环发动机,迄今为止也就只运用在了SR-71侦察机上,其他的先进战斗机,并未用上变循环发动机。

随着中俄在战斗机航空发动机领域的持续发力和推进,美国空军为了保证其“技术抵消”战略的有效性,对战斗机又重新拾起了变循环发动机这一路子,企图在航空发动机领域再力压俄中一头,保持美国空军战斗机在性能上碾压俄中。

但显然由于技术方面的制约,变循环发动机至少未能成功运用在先进战斗机上,迄今为止也就只运用在了SR-71侦察机上,而“黑鸟”现已正式退役。

变循环发动机,曾经最有可能就是装上F-22隐形战斗机,但是非常遗憾通用电气公司耗费巨资研制的YF-120变循环发动机,在F-22隐形战斗机项目竞争中,最终输给了普惠公司的F119-PW-100涡扇发动机。

尽管YF-120变循环发动机在F-22项目竞争中失败了,但其发动机在低速时,以涡轮风扇发动机方式工作;发动机在高速时,以近似涡轮喷气发动机的方式工作,其优异的性能和创新性的变循环方案,使其在航空发动机业拥有举足轻重的地位。

据中航发动机副总裁张健称,中国发动机研制的技术目标时间表,已经排到了2030年,意味着中国航空科技人员,或许已经开始涉足变循环发动机的研发,但以中国航空发动机落后于美俄欧洲的客观现状,所谓的变循环发动机什么时候能够研发成功,都具备极大的不确定性。

美国通用电气公司研发成功了YF-120变循环发动机,仍然未被美国空军所采纳, 虽然在性能上强过普惠公司的 YF-119,却比 YF-119 技术风险高、研制费用大,也是其竞争失败的主要原因之一,美国空军不愿冒险。

对于中国空军来说,歼-20是高性能的隐形战斗机,对于航空发动机的选择非常慎重,绝对不会冒失,在国产航空发动机性能不过关的背景下,宁愿花巨资引进被军迷戏称为“三姨夫”的俄罗斯“礼炮”公司设计制造的AL-31FN发动机。

只有在国产WS-10改、WS-15涡扇发动机研发成功,且在持续试飞验证过程中,被证明质量可靠的前提下,新制造的歼-20隐形战斗机才逐步舍弃了俄制AL-31FN,换上了国产的WS-10改和WS-15涡扇发动。

对于中国空军歼-20隐形战斗机来说,采用新颖的变循环发动机,本文作者判断至少在20年内,可能性是不存在的,毕竟在航空发动机领域,中国最起码落后美国20-30年。

参考中国1984年引进24架UH-60“黑鹰”直升机,直到2019年10月1日,国庆70周年阅兵式上,仿UH-60“黑鹰”的直-20直升机,才正式对外公开亮相。

中国航空科技人员逆向测绘仿制“黑鹰”直升机和通用电气公司的T700-GE-700涡轴发动机,耗费了整整35年时间,可见航空科技的难度有多大。

美国人在战斗机上都未装备变循环战斗机,只是最近才开始吹嘘变循环发动机,多半是因为美国的AETD和AETP项目,作为第6代战机的动力系统,才引来了国内一大波的网络跟进炒作。

其实,对于变循环发动机,中国航空科技人员保持了沉默状态,是否可以理解成对于研发成功变循环发动机,仍然将遥遥无期,一、二十年内,肯定不会有结果。

6代变循环发动机出来了吗,为什么J20还要用WS发动机?

分享专业知识,奉献原创精品,我是兵说,欢迎关注。

从近期的媒体新闻来看,我国的变循环发动机还处于试验阶段,目前已经结束了前期设计。变循环发动机是一种全新的设计理念,融合了涡喷发动机,涡扇发动机两种发动机的优势。现在用的发动机基本都是固定涵道的,但变循环发动机不是,属于可变涵道。未来的六代机肯定要用变循环发动机,才能实现更高层次的隐身,和更高层次的机动。变循环技术是必须要攻克解决的。

变循环最大的优点就是它更简洁了。现在使用的发动机基本上都是3级风扇的,另外加上很多级的高压压气机。就算是美国最强飞机f22正在用的119发动机,也是3级风扇的,外加6级压气机。零件也特多,涡扇发动机零件都是四五万个往上走,这些零部件一多了,就容易坏,哪里坏了都要出毛病。变循环就不用这么多,2级风扇就行,外加4级压气机,或者是5级的。效率变的更高是一方面,体积小了。原来安装发动机的地方,就能多储备燃油,一举解决战机“短腿”的毛病,作战半径就大了。新发动机本身就省油,这优势更明显。

现在国际上,涡扇发动机已经遇到瓶颈了,没有更好的主意能把飞机包线继续扩大,就没法提升性能。变循环就不存在这问题。刚才说了,变循环的风扇和压气机都少了,但发动机实际上更强劲了。要实现这一点,发动机零部件耐高温和耐负荷,还有冷却系统之类的,就要在涡扇基础上进一步提升,而且是大提升。

我国目前在发动机领域起步晚,技术积累的不够。国外三大发动机企业,有的都有80多年研究历史。从目前的情况看,尽早让WS15装上歼20飞机,就能让歼20的潜力发挥出大部分来,变循环还需要多等一等。或许到了六代机的时代,变循环发动就会研制出来。相关技术还需要逐步的积累,目前对于变循环技术,需要解决的难题还有很多,任重而道远啊。

6代变循环发动机出来了吗,为什么J20还要用WS发动机?

可以肯定的是现阶段我国还没有官方报道我国正在或者已经研发成功战机使用的“变循环发动机”,所以未来我国六代战机甚至现役的歼20五代隐身战机会不会换装变循环发动机都是未知数。

变循环发动机到底适不适合未来空军发展需求,对于擅长摸着鹰酱过河的解放军而言,在美军还没有正式确定下一代战机发动机采用变循环技术发展路线前,我国在变循环发动机方面应该早有相应研究,但是正式立项却不一定。

为什么这么说呢?因为当前全球范围内还没有一款变循环发动机进入实际飞行的量产阶段,只有上世纪80年代末美国五代隐身战机竞标时期通用研发的YF120发动机采用了变循环技术,虽然整体性能指标上要比最终F22隐身战机装备的普惠的YF119更为先进强大,但是当年YF120变循环发动机也因为自身存在很多问题输给了依然采用传统内外涵道的YF119发动机。而且过去30年间GE并没有继续进行变循环发动机的继续探索前进,只有这两年GE在面对美军第六代战机招标时,又重新拿出了当年的变循环发动机技术来参与竞标,但是这款发动机未来会不会成为六代战机的装机动力还是未知数,而且GE有没有彻底改进该变循环发动机所存在的很多技术问题,都是变循环发动机成为下一代发动机技术风险。

但是在先进发动机的另外一个发展方向上——超燃冲压发动机领域却有半个世纪之前的SR-71战略侦察机使用的J-57冲压发动机做风向标,而且冷战时期美苏都曾研发了各种类型的冲压发动机并进行了实际试飞测试,过去二十年不少国家都在超燃冲压发动机领域取得了不小的进步,很多新型导弹也都采用了超燃冲压发动机,所以不排除六代战机继续放弃变循环发动机,走超燃冲压发动机的路线。

而且歼20作为五代战机,早就计划装备的是已经处于测试阶段的涡扇15发动机,涡扇15作为我国继涡扇10发动机后全新研制的新一代小涵道比加力式发动机,最大的特点就是推力大、推重比高、油耗低,整体技术水准是瞄准当前美国F22隐身战机装备的 F119这种发动机看齐的。而且战机定型后后期更换另外一个型号发动机的可能性非常低,因为现代战机的发动机不仅只作为一个独立单元存在,而是参与到战机所以飞行动作中去,比如发动机控制系统直接和战机的飞控系统集成在一起,形成“飞-火-推一体化的发展方向,后期想要更换发动机就要对整个战机的飞控系统进行修改,飞控系统修改意味着需要再次进行全空域的试飞工作,所以后期歼20更换变循环发动机的可能性极低。

关于下一代战机会不会采用变循环发动机仍是未知数,但是介于变循环发动机也是未来先进动力的一个发展方向,所以早在20年前我国就对变循环发动机进行了深入研究,特别是在基础的材料、气动设计等方面都有深入研究和技术攻关,只要下一代战机确定使用变循环发动机,我们可以直接上马研制新一代的变循环发动机,在技术上完全不落后于国外。

6代变循环发动机出来了吗,为什么J20还要用WS发动机?

变循环发动机是个好东西,用涡扇发动机省油飞行,用涡喷方式进行高超音速飞行,感觉特别高大上。但是发展方向有个人想法,感觉变循环发动机对战斗机来说并不是那么重要。

因为战斗机是由人驾驶的,人是战斗机的主体,驾驶着战斗机,携带各类武器,对敌方进行攻击,武器可以承受极限,但人承受的限度是很有限的。所以个人感觉发展变循环发动机的战斗机,意义真的不大。

有一个例子很能说明问题,就是美国五六十年代研发的SR71黑鸟侦察机,速度达到三马赫以上,它的发动机就是变循环发动机。这么优秀的黑鸟侦察机怎么会就早早退役了呢?当然和美国的战术有关系,但是变循环发动机在里面应该也是有原因的。

所以空军,尤其是大国空军装备不能太讲究样样都行,多用图一定要有限度,不能一味的追求多样性。多样性可以通过装备的种类来组合,而不要完全组合在同一架战斗机中。当然我的观点容易和主流观点相冲突,但是我感觉还是有一定道理的,这是我抛出的砖。

6代变循环发动机出来了吗,为什么J20还要用WS发动机?

第六代战斗机所需要的变循环发动机所需要的关键零部件的合金及复合材料的研发及加工生产工艺都需要开发试验,美帝这样的科研早在几十年前就开始了。夜以继日追赶,是有可能加快速度的,

内容仅供参考,如果您需解决具体问题(尤其法律、医学等领域),建议您详细咨询相关领域专业人士。

版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请与我们联系,我们将及时删除。

相关推荐