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近日海外媒体透露中国空军歼-20战斗机已经换装国产FWS-10太行涡扇发动机,如果研制顺利,表明中国空军新一代主战飞机将会摆脱对俄罗斯发动机依赖,增强作战能力自主性。
根据相关资料,歼-20战斗机最初设想是配备国产FWS-15涡扇发动机,它相当美国F-119涡扇发动机,但是研制这种发动机明显超过了中国航空发动机工业能力,所以战斗机设计单位决定先采用FWS-10发动机作为歼-20动力,等FWS-15成熟之后再换装,但是FWS-10技术状态也不稳定,最后歼-20配备的是俄罗斯AL-31FN-M1发动机,这种发动机是AL-31FN发动机改进型,后者配备中国歼-10战斗机,AL-31FN-M1与AL-31FN相比,主要改进包括增加风扇直径,加大空气流量,采用FADEC系统,发动机加力推力达到13.5吨,而AL-31FN为12.5吨。
引进AL-31FN-M1只能算初步解决歼-20动力问题,对于中国空军来说,显然不愿意2020年之后主力战斗机仍旧采用俄罗斯发动机,对于战斗机设计单位来说,AL-31FN-M1只能算一种堪用的发动机,按照相关技术人员说法俄罗斯在发动机指标上面存在注水现象,就是发动机重量不把附件计算在内,以便发动机推重比显得比较“好看”,如果按照中国标准,AL-31推重比会迅速下降,另外歼-20作为一种隐身战斗机,保密程度非常高,如果发动机与飞机匹配出现问题,中俄双方技术交流恐怕不会太顺畅,而FWS-10涡扇发动机经过中国相关单位努力,在解决了一系列问题之后,技术状态逐渐稳定,实现设计定型,生产定型也指日可待,新型FWS-10涡扇发动机采用了单晶材料、粉末合金、FADEC等技术,整体性能有较大提高,在这种情况下,中国空军为歼-20换发也是一件顺理成章的事情。
从技术上来讲,FWS-10和AL-31FN-M1都是第三代军用涡扇发动机,从最大推力指标来看,两者加力推力也差不多,都在13.5吨左右,不过两者在设计基点存在一定区别,其中一个区别就是发动机涵道比,一般认为FWS-10与美国F-110发动机相近,涵道比大约在0.76左右,相比较之下AL-31涵道比就比较小,大约只有0.57,这样两者推力优势范围就有所区别。反映在推力曲线上面就是FWS-10推力曲线比较平缓,而AL-31推力曲线斜率较高,美国三代涡扇发动机与AL-31F相近是F100涡扇发动机,它的涵道比只有0.7,改进后进一步下降到0.6左右,所以我们看到F100主要装备F-15系列战斗机,而F110主要装备F-16系列战斗机。
在F110各型发动机之中,FWS-10发动机与F110-GE-129最为接近,根据后者的推力曲线,它在速度为0.5马赫,高高度为3000米的情况下,最大加力推力大约为10吨,相比较之下,AL-31F在速度为0.5马赫,高度为2000米的情况下,才能达到同样推力,在高空性能方面,AL-31F在速度为M1.5,高度为15000米的情况下,最大加力推力超过4吨,但是F110-GE-129在同样条件下,最大加力推力只有3吨左右,因此对于歼-20来说,换装FWS-10涡扇发动机之后,其他条件不变,飞行速度在1.3马赫以下,飞机推重比得到一定改善,飞行和机动性能提高,但是高空高速性能可能会有所下降,对于歼-20这样四代战斗机来说,它考虑到了超音速巡航能力,设计重心放在高空高速性能上面,不过AL-31FN-M1性能也比较有限,难以帮助歼-20实现超音速巡航性能,所以这个缺点还是可以接受的。
因此对于歼-20来说,比较理想的情况应该是换装FWS-10性能增强型发动机,这种发动机相当于F-110-GE-132,发动机换装了效率更高的风扇、增强核心机效率,从而提高发动机推力,加力推力可以提高到14吨以上,涵道比则下降到0.6左右,这样发动机不论是高空高速,还是低空低速性能都得到比较有效改善,如果配备给歼-20战斗机,可以有效的提高飞机飞行性能和机动性能。
当然最根本还是要加快FWS-15涡扇发动机研制,尽快实现设计定型,配备在歼-20上面,从而让歼-20早日达到全状态标准,也就是B状态,根据海外资料,前面说过FWS-15战术技术指标与美国F119涡扇发动机相当或者相近,加力推力16吨左右,涵道比降低到0.5以下,高空高速性能较好,从而可以让歼-20具备超音速巡航性能,这样歼-20就成为继F-22第二种具备隐身性能、超音速巡航性能的战斗机,整体作战能力将会跃居全球之巅。(作者署名:小飞猪观察)
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