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5代机航发隐身之惑:F22采用矩形喷口是否真比歼20好
送交者: 岚少爷 2017年09月11日21:27:18 于 [军事天地] 发送悄悄话

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  在进入文章之前,小超有必要和大家说明一些战斗机发动机的基本情况。世界上并不存在所谓“隐身发动机”,起码在目前全球航空领域的术语环境里,它没有被收纳进来。现在业界对于为5代机所配套的发动机,比如F-22的F-119、F-35的F-135、苏-57现在的117S,以及歼-20未来的涡扇-15,一般在习惯上会管它们叫第4、第5代战斗机发动机(根据中美俄对隐身战机的划代不同,与之配套的发动机称谓也有所差异)。有些朋友传统观念上认为的那种“隐身发动机”,实际上只是对隐身战机的一种概念延伸而已,所谓隐身航发,其实称之为隐身战机的航发更恰当。

  5代机发动机的关键指标还是推力、超巡性和寿命,隐不隐身反而还在其次,况且并不存在专门的隐身发动机

  不过虽然不存在专门的隐身发动机,但为发动机进行隐身修型这种情况是存在的。最佳案例就是F-22的F-119发动机,确来说,应该是F-119发动机的二元推力矢量喷口。F-119那两片可以在垂直方向上调节角度、开合矩形喷口的合金板,在很多人看来是非常高大上的东西。从F-22的后视图来看,F-119的二元推力矢量喷口和F-22的俊朗的隐身外形也确实很搭。很多人对于“隐身发动机”的误解,最初就是从F-119开始的。这种先入为主的观念被延伸开来后,又酿成了另一种错觉:5代机的航发就应该是F-119这样采用二元推力矢量技术的最好,传统的那种喷口呈圆形截面的发动机都是垃圾。

  所谓隐身发动机的错误认识主要是F-119带来的,它的二元推力矢量喷口隐身修型确实好,颜值和科幻度也高

  这种调调的主攻对象一般都是俄系发动机,尤其是装备AL-31系列航发的各种中国战斗机。这也就是为什么自歼-20横空出世以来,大家对于它科幻的外形几乎无可挑剔,但它所装备的AL-31系列99M1发动机却一直微词不断。有人吐槽寿命不足,有人埋汰推力不够,但非议最多的,恐怕还是集中在了99M1的传统圆截面喷口上。因为有F-119的珠玉在前,所以大家很自然而然的就会担心,这种看起来就很不隐身的发动机,会破坏歼-20经过精心设计的隐身外形。

  很多人看歼-20目前装备的99M1发动机的圆截面喷口不爽,觉得这样破坏了它飘逸的隐身外形

  这种说法也不能说是无稽之谈,毕竟99M1基于的AL-31系发动机是上一代航发,那时候的AL-31是前苏联专门为苏-27研制的,打从娘胎里出来就没考虑过隐身。所以,歼-20的小批量生产型号现在用99M1,多少是会对其尾部的隐身效果造成影响。

  但AL-31本来就是为苏-27研发的上一代航发,先天性问题无法克服,而且歼-20现在确实也没有更好的选择

  不过这不意味着喷口呈圆截面的航发就不能进行隐身修型。比较简单经典的一种做法,就是给发动机的圆截面上加入锯齿形的设计元素。这种做法的初衷,和隐身战机内置弹仓还有起落架的开合舱门都一定要设计成锯齿状的原理是一样的。这样可以减少探测雷达常用分米波段的回波反射,从而达到隐身效果。

  采用这种处理方式的典型案例有F-35的F-135发动机,以及近来首度曝光的,某歼-20上疑似装备的涡扇-10发动机。虽然这架歼-20目前很可能只是1台试验机,但无论是为其装备国产涡扇-10也好,还是涡扇-10采取的锯齿隐身修型设计也罢,都能反映出我国战斗机航发工业独立自强和锐意创新的进取意识。F-119和F-135之所以能有今天的成就,也是在美国航发领域厚积薄发的基础上迸发出来的。我国的航空发动机工业底子薄,所以很多事情急不来,能知道现在我们正在做该做的事情,这样未必不是幸事一桩。

  其实给发动机圆截面喷口的锯齿修型设计的好,战机的隐身性一样爆表,不信瞧瞧F-135,真正逆天级的锯齿修型

  当然了,即使这样恐怕也还是有人会问:就算给涡扇-10进行圆截面喷口的锯齿修行设计,它的隐身表现依然不如采用二元推力矢量技术的F-119。既然如此,为什么我们学F-119使用二元推力矢量技术算了,起码这样歼-20的隐身性能会更有保障。

  疑似装备了采用锯齿修型的涡扇10的歼20。这个处理水平和F135是没法比,但好歹我们也迈出了这一步

  这就涉及到了5代机发动机的科技树分枝问题。早年间苏联计划为米格-1.44战机配套研发的AL-41发动机,基本可以被视为俄系新一代发动机的代表。虽然米格1.44最后就算研制出来也很难和F-22抗衡,但AL-14在主要性能指标的设定上和F-119是没有代差的,要推力有推力,要高使用寿命有高使用寿命。但两者在一个重要的科技节点上产生了巨大分歧,那就是推力矢量技术。准确来说,俄发美发的新一代技术路线之争,集中在三元推力矢量和二元推力矢量的技术上。

  苏/俄有重视机动性的传统,米格1.44和苏-47都是如此。所以毛子执着于三元推力矢量技术也就不足为奇

  AL-41后来因为苏联解体而腹死胎中,不过采用三元推力矢量喷口的117S却被造了出来。117S现在是苏-35的配套航发,也是苏-57初期型号的临时动力包。它的三元推力矢量喷口最大的特点,是可以进行更多角度的矢量调节。117S的喷口可以在垂直和水平方向上偏转,这样的好处是能为战机的超机动性提供更多选择,比单纯只能在垂直方向上调节喷口的F-119更有优势。所以大家会看到苏-35和苏-57在空中表演时,经常能做出各种不可思议的动作,这其中有相当一部分功劳得归给117S的三元推力矢量技术。

  苏-35和苏-57的超机动性都很变态,这有相当一部分功劳得归于117S的三元推力矢量技术

  采用三元推力矢量技术的航发能赋予战机更强的超机动性,而使用二元推力矢量技术的航发因为隐身修型到位所以对战机的隐身性影响更小。我们都知道,5代机的4S标准是“超机动性、超视距打击/先进的综合航电、超音速巡航和隐身性”。俄系航发选择三元推力矢量路线,是因为苏-57更强调超机动性;美系航发选择二元推力矢量路线,是因为F-22把隐身性放在首位。单从技术角度来讲,其实三元比二元更先进复杂,因为多维方向的偏转对喷口技术要求更高,控制程序也更难写。但就根本而言,二元和三元不是决定发动机代差的原因,更不是说哪一种就更合适5代机。

  大国研制任何新型武器都是根据自身独特的国防需求来的。F-22使用更强调隐身性的F-119,是因为美国把F-22当成了一种战时突破敌军防空圈的先锋战机。因为要先敌打击而且深入虎穴,所以隐身性和先进航电就至关重要。苏-57采用更强调超机动性的117S,是因为俄罗斯将苏-57当成了一种前线防卫战机,因为主要作战区域在辽阔的俄罗斯领空上,所以超机动性和超音速巡航能力就排在了首位。

  研制5代机是根据国家的空天防御战略需求来的,给它们配哪种发动机亦然。不是因为美国的那样我们也照本宣科

  我国研制歼-20的初衷和俄罗斯搞苏-57的思路更接近一些。我国是幅员辽阔的大国,奉行独立自主攻防兼备的空天防御战略。歼-20是作为一款主打国土防空的5代机,而且在必要时候要求可以在短时间内向全国任何一个方向快速反应。从这个角度来理解歼-20的发动机的话,那么超音速巡航能力应该是其首选,超机动性和隐身性次之。

  我相信中国航发工作者会就歼-20的发动机问题给我们一个满意答复,无论涡扇-15使用的是那种推力矢量技术

  不过涡扇-15的真容毕竟还没有公开披露,现在谈论它采用三元还是二元推力矢量技术,未免有些盲人摸象。我们现在选用锯齿修型的涡扇-10在歼-20上进行试验,主要是因为我国现阶段没有其他更拿得出手的国产发动机,并不意味着涡扇-15以后就一定会选用三元推力矢量技术。但不管涡扇-15最后的选择如何,小超相信,这一定都是经过中国航发领域无数精英人才反复探讨和严密论证的结果,如此得来的涡扇-15,无论如何也比眼神党口中叨叨的强多了。

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