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帖子主题:歼20想换更大推力航发并不容易 需做三大基础改进

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歼20想换更大推力航发并不容易 需做三大基础改进

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在苏联解体以后,俄罗斯等原苏联国家的军工企业迫于生存压力,不得不想尽一切办法提高自身产品的关注度和吸引力;各种眼花缭乱的编号命名变来变去——比如苏35等等,也是那个时代留下的印记。

AL-41编号最早是指苏联时代开发的新一代发动机,推力和发动机体积重量都要比AL-31高一个级别;后来苏联解体,它的开发和应用也停滞了下来。而今天的AL-41,实际上是继承了一部分老AL-41技术的AL-31大改型号,推力、发动机体积重量都小了一圈,但是技术运用的先进性和成熟度都更高。

在涡扇-15真正成熟以前,117S发动机是中国能获得的最好的、最可靠的高速发动机。但是要获得117S带来的性能提升,歼20也还要进行一些针对性的改进才行;这涉及到结构、进气道的气动外形、电传飞控三个方面。

图:如果要换117S发动机的话,需要加大进气道截面

117S发动机提升推力性能的关键举措之一,是它大幅度提升了进气流量。AL-31发动机在极限状态下,每秒钟要吸进112公斤空气参与燃烧,而117S发动机则提升到了122公斤每秒。为了满足更大的进气流量要求,117S发动机必须采用更大进口直径的风扇,才能压进去更多的空气。

图:换117S的话,后机身包裹发动机的承力结构需要做一些针对性的改进,比如调整位置、大小等等

在出现进口直径从905毫米提升到932毫米等外形尺寸上的变化以后,117S发动机的安装设计不可避免与原来的AL31F/FN会有所区别。不过117S原本设计的时候就强调要便于替换AL 31F系列发动机,因此涉及到的机身结构变化并不会很大,是比较容易完成的。

而进气流量增大带来的第二个问题,就是相应的飞机进气道设计要进行调整,重点是在保证隐身性能的前提下,放大进气道截面,能通过更多的空气。这在战斗机设计上也是很常见的事情,比如使用F110发动机的F16,其进气道截面积就比装备F100发动机的F16要大。

图:歼11B的进气道调节系统改进不彻底,使得太行的推力不能完全发挥

如果不改进气道的话,飞机倒是能继续凑合用,只是那就必须调低发动机流量,使发动机处于性能无法完全发挥的状态,那么歼20换117S发动机的意义也就丧失大半了。国内的歼11B在更换太行发动机时,就因为研制单位试图尽量保留原苏27sk的进气道调节结构设计,只重新设计后调节板而前调节板不变,导致进气道最大截面不足,最后不得不把太行发动机限制流量、调低推力。

图:矢量推力要实用化,一定要在电传飞控的综合化控制下,由计算机自动控制它与其他气动面良好配合

而最后的一点是,117S发动机具备矢量推力。要发挥出它的能力,歼20必须扩充和修改电传系统的控制规律软件,让矢量喷口的偏转能够在各种情况下都与鸭翼、襟翼、副翼、垂尾等气动面的偏转,实现良好的相互配合。

歼20的研制单位在气动和飞行控制上的水平非常扎实,虽然国内之前并没有矢量推力发动机上实机的经历,但要完成歼20与矢量发动机的整合对他们并没有太多的困难。不过另一方面,在试飞的时间上则没有办法节省,因此就完成改进的时间来说,可能是三个改进中最长的。(作者署名:候知健)

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      2016/11/6 9:53:21

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