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歼-20发动机是国产还是俄造?中国最新隐形战斗机发展解密


文章《歼-20发动机是国产还是俄造?中国最新隐形战斗机发展解密》由作者投稿编辑于2016-11-05 09:54:49 收集整理发布,希望对你有所帮助,请及时向我们反馈。

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本周,随着珠海航展的逐渐临近,有关中国空军将要展示的新型战机的消息和争议几乎同时在不断增多,而这种争议伴随着中国飞行员在俄罗斯准备接收第一批苏-35战机的工作不断取得进展,再一次将引进和自造这个我国航空工业上的经典话题摆上了台面;与此同时,随着摩苏尔总攻的全面展开与阿勒颇停火的坎坷推进,加上俄罗斯海军空前强大的航母战斗群向叙利亚海岸开进,让中东再一次成为了美俄“斗法”的前沿阵地。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

总是发动机

本周,随着珠海航展的进一步临近,有关中国空军将派遣什么战机参展的问题进一步发酵。本周二,随着更进一步的珠海航展参展飞机清单的公布,中国空军歼-10B战机参展的消息被正式公布。这是中国空军第一次公开歼-10B战机的名称,此前该型战机虽然早已在网上为人所知,但官方从未在公开场合证实过该机的存在。珠海航展之后,歼-10B作为一款早已服役的新型战斗机,也将正式从内部刊物走向大众视野。

但是很显然,无论是航展现场巨幅的歼-10B宣传画,还是展会官网上的标注,都不是网友们关心的重点,原因很简单:歼-10B名称既然已经公开,显然就不是大家期待的“某涉密战斗机”了。连续一周内,歼-20在网上流出了双机编队飞行和全新碎片迷彩涂装,大家几乎已经确信虽然没有在航展的参展名单上,但歼-20有极大概率会在航展上现身。

而随着歼-20生产数量的增加和曝光度的提高,有关该机具体性能指标的推测和争论也急剧增多,尤其是有关该机发动机的来源问题,所谓“国发党”和“毛发党”的争论更是步步升级,甚至有了不冷静的互相攻击。本来中国战机使用引进的国外航空发动机既不罕见也没有什么争论,但到了歼-20战机上,故事却不大一样。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

无论从外观上看还是技术上推断,歼-20迄今为止使用的都是俄制AL-31F系列的大推力涡扇发动机,而预定为歼-20装配的WS-15发动机直到2013年都还只在试车台上进行试验,按照正常的研制进度,即使一切顺利,该型发动机也只能在未来新批次的歼-20战机身上才能见到。

至于国产“太行”涡扇发动机,目前已经定型的产品包括WS10、WS10A和WS10B等几款型号,后两型发动机都已经批量投产并且装备空军多种机型,因此其发动机照片也并不罕见,无论哪一款的尾喷口都和歼-20的不一样。

不过所谓“国发党”对这样的分析结果并不满意,他们提出了诸如“国发换喷口”、“国发前半段毛发后半段”、“国产仿制AL-31F”等等理由,试图解释歼-20发动机喷口与AL-31F的“相似”。且不论这些奇怪的论调是如何产生的,这种由果溯因的思路在对武器装备的研究上就极为不妥。尤其是所谓的“仿制AL-31F”论调,更是完全无视了中国航空发动机已经有了外购AL-31F和自制WS-10两条腿,相互借鉴,共同发展的战略思路。

在这个问题上,笔者自忖目前还是个“毛发党”,但在看到了各种“国发”的论调之后,也隐隐觉得自己其实也有转型成”国发党“的潜质。毕竟歼-20还处在718工程验证机的时候(也就是气动外形与现在差异较大的2001、2002两架原型机)使用的AL-31F发动机并非崭新的进口货,而是国内“再制造”并且进行了材料升级的“翻新机”,如果说这些引擎是“国发”,并且上升到哲学层面进行分析的话,似乎也没有问题。

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当然,我也不是学哲学的,忒修斯之船之类哲学悖论实在太过高深,也许感兴趣的国发党可以学习一下。

说到底,歼-20用什么发动机这个问题并没有那么复杂的弯弯绕绕。在可选发动机型号有限的情况下,作为新一代歼击机的发动机,选择主要考虑的仍旧是推力和可靠性这两大基本参数。在航空大国中,中国的航空发动机工业相对薄弱,研制五代机选择发动机的难度并不在于所谓合适的发动机,而在于大推力发动机的根本性稀缺,因此在大多数时候,在可靠性接近的情况下,推力更大的涡扇发动机一般都是较优的选择。

2011年1月11日首飞的首架歼-20原型机(即718工程验证机)最初露面于2010年年底,而根据原型机的制造一般规律,该机的制造显然要追溯到2009年甚至更早的时间点,而相关的设计工作自然要更早。这一时期正是最初交货的WS10A发动机故障集中爆发,大批歼-11B战机因为没有发动机停在飞机制造厂的”菊花残“发生之时,而在此之前,WS10基本型的可靠性一直没有达到令人满意的程度,性能也略低于AL-31F。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

相比之下,此时的AL-31F早已高度成熟,其进一步的改进型99M1也在2007年正式交付俄罗斯空军使用,并在随后几年出售给中国相应型号,显示出较好的性能和可靠性。这样的比较下,为了保证验证机的进度和试飞的速度,使用成熟的AL-31F很明显是更稳妥的方案。

实际上,在718工程验证机研制初期,国内航空工业部门也确实提出过提供一款推力增大的太行发动机(代价是寿命大幅缩短)专门供原型机试飞,但这一建议最终没有被采纳。

而到了歼-20原型机正式试飞的2014年,当时国产涡扇发动机中仍然只有WS10A处于稳定可用状况,而WS10B尚没有最后定型。相比之下,此时AL-31F家族的最新改型99M2已经完成了研制,且该型发动机的推力远大于WS10A,如此一来,在2013年制造歼-20原型机的节点上,使用99M2发动机就成了几个稳妥选择中的最优方案。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

当然,99M2的推力对于歼-20所要求的超音速巡航来说远远不够,这也是为什么使用涡扇15的歼-20才能实现歼-20的全部战斗力。

这也就能解释另一个同样有人争论的问题,那就是歼-20有没有采用矢量推力系统。中国在上世纪末就已经在矢量喷口领域有所成就,新一代的涡扇15发动机也确实研制了配套的矢量喷口。但我们几乎没有观察到任何矢量推力系统的空中试验系统,歼-20在现阶段更是不可能使用推力矢量系统。

这其中所谓喷口结构、材料的问题根本不足以成为技术障碍,主要的技术问题更多的是将矢量推力控制与全机气动布局控制深度整合的飞火推一体技术。而更重要的则是一个需求问题:99M2作为歼-20的主动力,推力远远达不到理想水平,如果执意要应用矢量推力还要额外损失5-10%的推力,这种想法就跟白色恐怖时期还非要下山吃牛排这种排场一样,是药丸的啊!

我国的WS10系列发动机已经取得了可喜的成果,WS15的性能水平虽然与美国的一流技术还有差距,但也是我国航空发动机领域的进步了。不过,个人还是时不时要端一盆冷水出来:中国的航空发动机在目前的技术、产量都无法完全满足我军空军的需求。WS10虽然也有舰载机使用的型号,但测试后歼-15仍然选择了进口的俄制发动机,而WS10A虽然批量生产多年,至今产品废品率依然居高不下,以至于发生过海军“抢”了空军备份的尴尬故事。要真正解决这些麻烦,中国的航空工业还任重道远。

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伊斯兰国的最后时期?

本周一,伊拉克政府军和库尔德武装在国际联军的支援下,向伊斯兰国在伊拉克占据的最后一个大城市——摩苏尔发起了全面进攻。经过6天的进攻,3万伊军已经占据了城市的远近接近地,逼近了摩苏尔市区的边缘。按照伊拉克政府的统计,他们已经击毙和俘虏了近500人的伊斯兰国武装,并且有望“在年底以前夺回摩苏尔”。

另一方面,本周四开始,俄罗斯和叙利亚政府军开始在阿勒颇实施停火,并在阿勒颇划出2条通道供武装分子撤出,同时还留出6条通道以便平民撤离。而与此同时,俄罗斯海军“库兹涅佐夫”号航母与“彼得大帝”号重型导弹巡洋舰、“北莫尔斯克”号和“库拉科夫海军中将”号大型反潜舰及辅助舰艇在上周末出海后,本周先后经过挪威以西海域和英吉利海峡,向叙利亚进发。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

摩苏尔2014年6月落入伊斯兰国的控制,并成为其在叙伊边境附近最重要的重镇和中心,至今已有两年多;而阿勒颇自从叙利亚2011年内战爆发以来,虽然从未彻底陷入叙利亚自由军的控制,但内战5年一直持续不断,也是叙利亚内战最为重要的核心城市之一。如今这两座城市几乎在相近的时间里迎来了关键的大事件。

从历史看来,两座城市确实有着许多命运上的相似:摩苏尔在2014年6月陷落后,伊斯兰国武装大军南下,不仅击溃了装备有M1A1主战坦克的伊拉克政府军主力,还一度兵临伊拉克首都巴格达城下,最后伊拉克是依靠包括美国、伊朗、俄罗斯在内的紧急军事援助的支持下,通过大举动员什叶派民兵团和发动库尔德武装,才勉强顶住了伊斯兰国的攻势;

而阿勒颇的局面也一度相似。以叙利亚自由军为代表的反对派武装最多时曾多达8万,他们以土耳其为出发阵地,在基本控制阿勒颇后沿着叙利亚西部的一号高速公路,一度也号称对叙利亚首都大马士革形成了包围,最后也是在伊朗、黎巴嫩的支援以及伊斯兰国的“意外入侵”之下,叙利亚政府军才获得了立足的机会。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

现在的阿勒颇城下的局势和摩苏尔的总攻,也是在外部的援助、输血甚至直接干涉下才形成的。

从周一至今,伊拉克政府军和库尔德武装的进攻据称已经消灭了近500人的武装分子,并且攻占了约50个所谓村庄(根据摩苏尔城下的直播图像看,所谓的村庄应该是城市近郊的居民点)。虽然这个数字以中东地区的这类作战来说确实大得惊人,但以现代化城市攻防作战的规模以及双方参战的规模(伊拉克军队3万,伊斯兰国武装力量1万以上)来看,一周内的伤亡数量确实有些缓慢。

根据最近几日作战的情况看,伊拉克军队的作战手段与此前在基尔库克等地时基本相同,一般先由工程机械(不少挖掘机和推土机都会加装防护钢板,以阻挡对手的骚扰)在出发阵地外围构筑沙土堤道作为防御阵地,随后以皮卡、装甲悍马、装甲车、步兵战车和坦克组成的车队前出展开,通过密集的火力打击逼退敌军(运气好能给敌人造成一些伤亡)。

伊拉克军队投入的坦克包括M1A1、T-72以及库尔德武装的69II型坦克,这其中除了T-72是以连级规模进行作战机动的外,M1A1和69II大多数时候都是单车掩护各类轻型装甲车辆作战,这种作战方式的技术含量非常低,打击效果也很差,基本只能起到驱逐的作用。无怪乎不能实现普京对摩苏尔攻击的期望——“消灭恐怖分子而不是赶走他们”。

相比之下,阿勒颇的作战更激烈,伤亡也更大。由于叙政府军长期进行巷战,逐渐演化出以排级装甲群掩护步兵进行市区突击作战的作战特色。而俄罗斯开始发动对叙利亚的空袭以来,这种陆空协同的作战方式在很多地方效果不错(之前叙利亚空军因为弹药大量消耗,已经不得不自制航空炸弹进行空袭)。

但问题在于阿勒颇城内有太多的平民,而在袭击中造成人道主义灾难不好对国际舆论交代。加上连年巷战大量消耗了叙利亚政府军的步兵部队,他们也更期望通过轰炸而不是逐屋争夺杀伤敌人。这次停火既有希望平民撤出,减少空袭伤亡的考虑,也有希望武装分子撤出阿勒颇,让城市巷战面临的压力减轻的想法。

不过这种基于战术意义的停火显然不会让处于弱势的反对派武装满意。停火第一天,就有消息传出反对派武装使用迫击炮轰击撤退平民以阻挠其撤离的消息,而另一些死硬反对派也会借此机会加强自己在阿勒颇的防御,未来叙利亚政府军的攻击可能还要吃不少苦头,唯一的好处是不用担心国际舆论因为平民伤亡而造个大新闻批判一番。

至于这场看似势在必得的打击是否会终结伊斯兰国,显然目前下结论还为时尚早,毕竟该国在摩苏尔还有大量有生力量,在叙利亚东部也掌握着大片领地,想要毕其功于一役消灭伊斯兰国,以现在参战的伊拉克政府军的水平,恐怕还是差了点。

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【相关阅读】歼-20战机服役隐藏一个大秘密:果然留有后手

很多人提起发动机指标都津津乐道最大推力(加力推力),其实四代机的超巡对发动机不开加力的最大推力(军用推力)的要求非常高,像F22、歼20这些明确提出超巡指标的四代重型战斗机,其不开加力的最大推力应该不小于10吨(9500daN),这个指标很可观了。

因为早期的F100发动机最大加力推力也就11吨(10590daN)左右,而这时的耗油量是2.31kg/daN.h,而F119发动机在军用推力下的耗油率是0.8kg/daN.h,也就是说只有三代发动机最大加力推力时的三分之一左右,因此F22可以用较低的油耗实现快速到达和超音速下的空战,这对中距空战极为有利,再加上过失速的超级动性,能够实现对三代机的屠杀。

所以在我看来四代发动机最重要的性能就是不开加力的军推必须上10吨,俄罗斯的117S号称最大推力有14.5吨,只比119只少1吨左右,但是它的军推只有8吨左右,离10吨的要求还相去甚远,比起31F系列的7吨多的军推几乎没有增加多少,这就是它的核心机限制了。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

因此在三代核心机基础上再怎么改对军推的提高都有限,四代核心机的级压比和涡轮前温度比起三代机都有质的提高,特别是涡轮前温度,四代机要求至少超过1700度。

作为和F22同级的歼20,它的目标发动机指标肯定和119相当,特别是军用推力必须达到10吨,否则无法实现超巡的指标,至于现在歼20能不能超巡,我的答案是应该不能,因为它现在使用的发动机从外观上推断是三代发动机,最大军推就7吨多。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

不过三代发动机有这样一个性能,就是发动机有战斗和训练两个状态,它的所谓最大加力推力一般都是发动机手册上给出的12、3吨,这个是它战斗状态下的最大加力推力,其实为了节约发动机的寿命,平时训练时都一般用发动机训练状态下的最大加力推力,而这时的加力推力是10吨。

嗯,10吨?不是正好可以用来试一试超巡吗,所以说网传歼20验证过超巡也是有根据的,只要打开训练状态下的最大加力推力,如果飞机顺利地进入规定的超音速状态就证明飞机的设计是成功的,接下来就静静地等传说中的涡扇15了。

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歼20运20为何能突飞猛进 中国有一资源美国没有

我们都知道高原气候变幻莫测,气象环境十分复杂,而且空气稀薄,不太适合大型飞机频繁起降和使用。目前,全世界共有高高原机场42个,其中我国有15个,是世界上高高原机场数量最多的国家。同时,中国也是拥有全世界海拔最高,面积最大高原的国家,平均海拔4000米以上,面积240万平方公里。

这为中国武器装备的研制提供了绝好的高原适应性试验场所,而美国却没有这样绝佳的环境来检验其高原能力,中国从单兵武器到坦克车辆再到大型飞机,都必须通过高原极端环境测试,所以,中国的运-20运输机是全世界唯一拥有5000米以上高原适航证的军用大运输机。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

虽然运-20已经在今年宣布服役,工厂也开足马力全速投产,但是这依然缓解不了中国军队战略空运空白和战术空运紧张的局面,毕竟生产,装备还需要一段时间。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

目前主要还是依靠从俄罗斯购买的20架全新的和21架二手的伊尔-76MD运输机。虽然二手的听起来不太舒服,但是其实这些二手运输机机体还是相当的新,飞行时间只有几百小时,而且经过必要的补强和翻新,价格只有新机的三分之一,中国买回来用还是很划算的。

伊尔-76其实只适合在低海拔地区使用,一旦上了高原不但动力下降很多,安全系数也降低,说到底还是因为俄罗斯没有像中国青藏高原这样的环境,俄方出口给中国的D-30KP-2发动机合同总数有239台在交付完成后,中国就不再订购。究其原因,还是因为这发动机不适合高原使用。

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在D-30KP发动机基础上研制出来的中国涡扇-18发动机是专供运-20使用,着力加强的就是高原气候条件的适应性,在测试中不但连续运转时间大大超越俄国原版,推力都比D-30KP要高出10%以上。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

运-20的正式服役代表中国完成了大型军用运输机的高原适航测试,同时也表明涡扇-18的可靠性完全满足全球绝大部分地区的机场使用要求,也难怪运-20在珠海航展上轻松做出8字环绕飞动作,引得多个国家和中国洽谈采购意向。出口自然不是问题,唯一的问题就是产能。

歼-20所用发动机是国产还是俄造?两细节揭秘

同样,歼20战机也必须要经过高原飞行测试,在这里飞行不但是对飞行员技术的考验,更重要的是对飞机结构和发动机性能的测试,而这种测试环境,全世界只有中国具备。


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