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歼-20很神秘。

虽然外形早已不是秘密,但它的关键参数、系统依然没有官方数据。其中,最大的未解之谜莫过于歼-20的发动机。

去年,央视CCTV-4今日亚洲节目报道了歼-20亮相珠海航展,并电话连线著名军事专家、央视特约评论员尹卓:

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但是,央视特约评论员的这一说法被很多军迷们认为是战忽局风格,到现在为止,网上什么消息都有。老炮儿整理了一下,大致有这么几种猜测:

1)涡扇-10B“太行”

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2)增推的涡扇-10IPE(IPE应为Improved Performance Engine的缩写,也就是改进型)

3)涡扇-15

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4)俄罗斯AL-31,有可能是增推的M1或者M2而不是基本型

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网友@鳝鱼面称,从去年珠海航展上来看,歼-20在低空低速通场之后,以近乎垂直的角度向上爬升,爬升之后没经过任何平飞加速过程就立即继续机动表演,最关键的是歼-20在这次表演中全程没有开加力,并且还能在大角度爬升过程中持续加速。

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上图,歼-20低空低速通场,飞行员几乎将油门收到底,以维持较低的速度,发动机喷口也因此扩张到最大。为飞行安全以及表演效果,低空通场的速度不会太高,如果发动机推力不够,大角度爬升后飞机速度可能就不足以支持后续的表演了。

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而当歼-20大角度爬升时,飞行员加了一点油门,发动机喷口略有收敛。毫无疑问,在整个表演中歼-20都没有开加力。

所以,在这里就可以从一个关键的指标——推力——来判断,哪些发动机有这个实力。

这位网友的推断有没有道理呢?我们来看看上述几款发动机的性能。

AL-31是苏-27系列的发动机,已经有多种改型。为歼-10B研制的Series 3的加力推力已经从基本型的123kN(千牛, 1公斤的物体所受到的重力大概是9.8牛顿)增加到134.3kN。为新版苏-30、苏-34研制的M1也是135kN,但最新的M2则增加到145kN。苏-35和苏-57的AL-41也与AL-31有渊源,有时直接成为AL-31-117或者-117S,推力在142-147kN级。苏-57的目标发动机则是“项目30”,这是全新设计的,加力推力应该达到178kN。

在2014年珠海航展上,厂家透露涡扇-10的推力在12000-14000公斤(约合122-138kN),最好的型号达到14000公斤。122kN与AF31基本型推力相同,122kN和138kN可能是基本型与增推型的差别。

涡扇-15的一切都还是个谜。有说法军推达到110kN左右,加力推力达到180kN(一说197kN),在2005年已经进行过台架试验,在2009年已经达到160kN的推力,推重比达到9(最终目标10-11)。但这都只是外界传说,无法确认。涡扇-15的研发进度和生产状态更是保密的。一般认为,涡扇-15将成为歼-20的目标发动机。

歼-20具有超巡和超机动能力。超巡需要在军推下达到M1.5一级的速度,同为五代机,一些硬指标需求是一致的:美军F-22的正常起飞重量为29400公斤,战斗机的军推推重比为0.8。

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推重比是飞机和航空发动机重要的技术性能指标,飞机发动机推力与发动机重力或飞机重力之比,它表示飞机发动机或飞机单位重力所产生的推力。

军推推重比0.8左右是重要参数。F-104的加力推重比为0.76,米格-21为0.81。这些50年代的战斗机为了达到M2的速度,把减阻做到了极致,而代价就是机动性不足。

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而F-22、歼-20这样的新一代战斗机需要优秀的机动性,在减阻方面不可能那么极端(但依然比以阻力换机动性的第三代战斗机如F-15、苏-27的超音速阻力显著降低),相应地推重比需要高一点,或者超巡速度降低一点才行。

歼-20的超巡能力不得而知。阻力在接近音速时急剧提高,但跨过音速后,反而降低,因此有跨越音障的说法。有报导说早期歼-20在成都上空曾多次造成音爆,这是超音速飞行的特征。

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超音速产生的音爆不仅扰民,而且可能造成玻璃破碎、物件震落,严重的情况可以造成身体不适。也因此一般禁止在城市或者人烟密集地区上空做超音速飞行。成飞的试飞员不可能不知道这一点,歼-20的超音速能力也不是应该在城市或者人烟密集地区证明的事情。

最可能的原因就是相对于现有发动机(一般认为早期歼-20用AL-31作为动力)的推力,歼-20的跨音速阻力出乎意料地低,试飞员在无意之间就突破了音障,造成了音爆。如果属实,这是歼-20超巡能力的间接证据。

有人根据珠海视频推断,歼-20已经实现了军推垂爬,因此达到1.0以上的军推推重比,由此推断歼-20不可能采用除涡扇-15之外的任何发动机,因为AL-31和涡扇-10不可能达到那样的军推推力。

视频是很不可靠的。在没有仪器测量或者地物参照的情况下,单靠单一视角的视频是难以判断战斗机是否在垂直爬升。战斗机是可以借助水平速度跃升的,这就是中学物理中动能换位能的道理。跃升速度可以在一段时间里显著超过稳定爬升速度。所以,即使在爬升中没有显著的目视减速,也不说明这就是稳定的爬升速度。

具体到军推推重比1.0以上,现在还没有已知的任何战斗机达到军推推重比1.0以上。当然,如果F-22只携带1800公斤燃油和不带任何武器的话,是可能达到军推推重比1.0的。但这肯定不是作战状态,只够本场起飞、表演。

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而事实上,即使在航展表演中,也没有见到过任何可以确认的F-22在减油状态下用军推垂爬的消息,因为从表演效果而言,这没有必要,也不见得比用加力的垂爬好看。珠海的歼-20不是本场起飞、着陆的,可能是直接从成都飞过来的。算上返航燃油和必要的应急余油,很难想象在珠海的时候只有20%左右的燃油。

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至于更换概念的军推推重比,推重比通常是按照正常起飞重量计算的,也就是包括飞行员、机内燃油和基本机载武器的重量。正常起飞重量通常在最大起飞重量的65-75%,当然有例外。

正常起飞重量是按照飞机的任务确定的。用低于正常起飞重量的其他重量(如半油重量)作为计算基准,除非有特别指明的目的,只能是博取好看的花招,缺乏实际意义,就像量腰围的时候使劲吸气收腹一样,只是自己骗自己。要可比,还是应该以飞机的基准设计任务重量(也就是正常起飞重量)为准。

至于歼-20空重可能大大低于F-22、所以有可能达到军推推重比1.0,这更是很牵强的推断。中国的材料和制造技术取得了巨大成就,歼-20比F-22晚了20年,所以可以得益于更加先进的设计技术,这些都是确实的。

但战斗机的空重、正常起飞重量、最大起飞重量不仅取决于材料、设计和制造技术,更取决于作战使命。反过来,先进技术提供了结构上的减重空间,也同时提供了增加更多的系统、燃油、武器挂载量的空间。战斗机重量的大趋势是增加的,并不因为局部结构减重而减轻。

如前所述,歼-20到底是多少重量,这还是保密的,但为了凑军推推重比1.0而硬性推测空重,这就有点牵强了。

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假定涡扇-15达到了传说中的110kN军推,并比照F-22的0.8军推推重比,那歼-20的正常起飞重量在28000公斤左右,最大起飞重量在39000公斤左右。与F-22大体相当。考虑到歼-20的气动外形比F-22更加有利于减阻,配备涡扇-15的歼-20的超巡性能应该至少不低于F-22。

但现阶段歼-20配备的可能不是涡扇-15,而是涡扇-10甚至AL-31。这当然也是要考虑的。虽然战斗机更换发动机不是简单的事,但只要在设计时就考虑到相关问题,也不是那么不可思议的事。

现在对歼-20的发动机的推断很多来自对喷口形状的观察。且不说只有模糊不清的图片可以判读,喷口形状不同,显然是不同的发动机,至少是不同的亚型。但喷口形状相似,也未必就是相同的发动机。

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既然歼-20马上就要甚至已经进入初期批生产了,那现在的歼-20到底采用什么发动机呢?说实在的,是涡扇-15当然最好,是涡扇-10或者AL-31增推版也是可能的。在没有可靠消息之前,多猜无益。看图识机并不可靠。

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