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一,中国第四代涡扇15发动机达到推力16吨级;

7月7日,工程院院士刘大响在一次公开讲座中首次表示中国第四代军用小涵道比航空发动机项目进展顺利,将在未来3至5年内设计定型,媒体认为,这是有关中国第四代军用小涵道比航空发动机项目进展第一次有比较明确的报道。

刘大响院士是中国航空动力发展的“泰斗级人物”,它主持完成中国发动机高空模拟试车台主体设备设计、模拟试验技术研究和总体联合调试,取得重大科研成果,特别是负责完成中国新一代发动机动力、以及高性能推进系统工程预研和先进核心机技术研究等重要项目,是我国航空发动机进行先期预先研究策略和计划(类似于美国IHPTET计划)的主要推动者,他的发言极具分量,真实性毋庸置疑。

目前中国第四代军用小涵道比航空发动机项目主要包括两个型号项目,一个是大推力小涵道比涡扇发动机项目——涡扇-15,另一个是中等推力小涵道比涡扇发动机项目——涡扇-19,按照这两个型号的发展进度,显然这里指的是前者。

第四代航空发动机在推重比上较上一代有了很大提升,从8级一次性直接提升到10级以上。

典型的第四代航空发动机有美国的 F-119、F-120,F-135、俄罗斯的产品30,以及欧洲的EJ200等,装机F22的美第四代发动机的代表F119实现推力15.6吨,F135基本型实现18吨级,改进型宣布达22吨级。

涡扇-15发动机,核心机研发成功是在2012年,那一年的中航人大代表在接受采访时就表示中国第四代大推力涡扇发动机核心机研发成功。目标推力18吨,近期公布实现基本推力15吨级,加力推力16吨级。

涡扇15的进展;

第一是完成了低展弦比叶片设计及制造,低展弦比叶片即宽弦叶片,它与窄弦叶片相比, 增宽了弦长,使压气机的长度缩短,抗外物损伤能力、抗疲劳特性和失速裕度有所提高。

涡扇-15发动机2016年进入工程样机阶段后,对设计指标进行了调整,使用新一代宽弦叶片,可使涡扇-15压气机零件数减少,降低生产和制造费用成本。

第二,已经实现空心复合材料叶片设计及制造,目前某型号涡扇-1XX发动机已经在2021号歼-20原型机上投入测试,这款发动机或已经开始使用空心复合材料叶片技术,采用上述复合材料和工艺的风扇叶片,不但明显减轻了叶片本身的质量,还减轻了其包容环、盘以及整个转子系统的质量,具有成本低、抗振(抗颤振)性能好、抗损伤能力强等特点,在解决涡扇-15整机振动问题上发挥了关键性作用。

第三,在第二代数字电子控制系统、整体叶环设计、多斜孔发散冷却火焰筒结构、新一代板涡轮盘设计及制造技术、三维推力矢量喷口等一系列先导技术上获得了全面性突破。

中国航发的进展;

歼10B推力矢量发动机验证成功。

近日,歼-10B矢量推进验证机亮相珠海航展,中国基于矢量推力发动机的战斗机研制进入新的阶段。

2017年年底,安装有国产轴对称全向矢量喷管和WS-10B发动机的歼-10B验证机成功试飞。

中国的矢量推力发动机既没有抄袭美国,也没有照搬俄罗斯的技术路线,而是走了中国特色的矢量推力技术路径。

比如,在矢量喷管上走的路线既不是苏/俄式简单粗暴的关节式,也不是美国的矩形二元式,而是轴对称全向矢量喷管路线。轴对称矢量喷管不仅保持了传统圆形截面尾喷管重量轻、推力损失小的优点,避免了矩形二元尾喷管的厚重结构和漏气缺陷,还能够向360度任意方向偏转一定角度,不仅能提供俯仰力矩,还能提供偏航力矩,在矢量操纵上更加细腻,但这种控制方式对飞控软件的整合能力要求也更高。从这一点来讲,一旦双发歼-20A战斗机投入使用,也说明中国这类先进的飞控软件将会到发挥到极致。

和矢量发动机配套的飞控系统已成熟。

比起歼-10B的矢量发动机,更应应关注的就是飞控软件进步,也就是成飞解决了歼-10B矢量推力发动机与飞控系统的匹配难题,这才是最大看点,也就是相应的配套飞控软件才是这套技术的核心和重点。

尤其是歼-10战斗机,是传统升力体布局飞控软件结合鸭翼和全动垂尾,再加上矢量推力发动机,这就让飞控软件算法更加复杂。毫不夸张的讲,解决这一前所未有的技术难题的国家只有中国和俄罗斯两家,俄罗斯经验更加丰富,加之航空发动机技术比较强,因此优势更加明显一些。但中国是后发优势,进步很快,尤其是矢量发动机喷管设计思路独特,也就让中国这方面能力会超越俄罗斯。

促进用于歼20的涡扇15的研发。

具有推力矢量能力的涡扇-10“太行”改进型发动机所使用的技术如经过验证可行,那么,这项技术也将会应用到涡扇-15上去。涡扇15油耗进一步降低,采用三维矢量发动机尾喷,其子系统也就是那个三维矢量尾喷已经在歼10B上机测试。

当歼-20使用带有推力矢量能力的涡扇-15时,将彻底解决两个问题:在提供高超音速飞行的同时解决歼-20的后部隐身问题。

预计,使用带有推力矢量能力的涡扇-15时歼-20即将被称为歼-20A或歼-20B。虽然因特殊的设计歼-20本来就具备高机动飞行能力,但在使用带有推力矢量能力的涡扇-15后,歼-20A的超音速巡航与高机动飞行能力将更加出色,而且机身后部的设计还能再次优化。

中国没有追随美国发展可导致发动机推力损失较大的二元推力矢量航空发动机技术,而是采用全向矢量推力发动机,这将让歼-20A在面对F-22和F-35时具有更大优势。

二,俄国“产品30单台推力达到18吨级。

据俄罗斯媒体报道,俄新航发“产品30”两台推力36吨,单台推力达到18吨,比AL-31F增加了将近50%,且略高于F-22的32吨(单台发动机推力16吨),并且比前代AL-41F1发动机降低重量30%,节省燃料30%。最关键的是具有更高的可靠性及更长的使用寿命。

这意味着“产品30”能使苏-57获得比F-22更高的超声速巡航能力,其超声速巡航速度,可能达到1.6马赫以上,这使得苏-57可以轻松穿透先进防空和雷达探测系统。

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