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5代機航發隱身之惑:F22採用矩形噴口是否真比殲20好
送交者: 嵐少爺 2017年09月11日21:27:18 於 [軍事天地] 發送悄悄話

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  在進入文章之前,小超有必要和大家說明一些戰鬥機發動機的基本情況。世界上並不存在所謂“隱身發動機”,起碼在目前全球航空領域的術語環境裡,它沒有被收納進來。現在業界對於為5代機所配套的發動機,比如F-22的F-119、F-35的F-135、蘇-57現在的117S,以及殲-20未來的渦扇-15,一般在習慣上會管它們叫第4、第5代戰鬥機發動機(根據中美俄對隱身戰機的劃代不同,與之配套的發動機稱謂也有所差異)。有些朋友傳統觀念上認為的那種“隱身發動機”,實際上只是對隱身戰機的一種概念延伸而已,所謂隱身航發,其實稱之為隱身戰機的航發更恰當。

  5代機發動機的關鍵指標還是推力、超巡性和壽命,隱不隱身反而還在其次,況且並不存在專門的隱身發動機

  不過雖然不存在專門的隱身發動機,但為發動機進行隱身修型這種情況是存在的。最佳案例就是F-22的F-119發動機,確來說,應該是F-119發動機的二元推力矢量噴口。F-119那兩片可以在垂直方向上調節角度、開合矩形噴口的合金板,在很多人看來是非常高大上的東西。從F-22的後視圖來看,F-119的二元推力矢量噴口和F-22的俊朗的隱身外形也確實很搭。很多人對於“隱身發動機”的誤解,最初就是從F-119開始的。這種先入為主的觀念被延伸開來後,又釀成了另一種錯覺:5代機的航發就應該是F-119這樣採用二元推力矢量技術的最好,傳統的那種噴口呈圓形截面的發動機都是垃圾。

  所謂隱身發動機的錯誤認識主要是F-119帶來的,它的二元推力矢量噴口隱身修型確實好,顏值和科幻度也高

  這種調調的主攻對象一般都是俄系發動機,尤其是裝備AL-31系列航發的各種中國戰鬥機。這也就是為什麼自殲-20橫空出世以來,大家對於它科幻的外形幾乎無可挑剔,但它所裝備的AL-31系列99M1發動機卻一直微詞不斷。有人吐槽壽命不足,有人埋汰推力不夠,但非議最多的,恐怕還是集中在了99M1的傳統圓截面噴口上。因為有F-119的珠玉在前,所以大家很自然而然的就會擔心,這種看起來就很不隱身的發動機,會破壞殲-20經過精心設計的隱身外形。

  很多人看殲-20目前裝備的99M1發動機的圓截面噴口不爽,覺得這樣破壞了它飄逸的隱身外形

  這種說法也不能說是無稽之談,畢竟99M1基於的AL-31系發動機是上一代航發,那時候的AL-31是前蘇聯專門為蘇-27研製的,打從娘胎里出來就沒考慮過隱身。所以,殲-20的小批量生產型號現在用99M1,多少是會對其尾部的隱身效果造成影響。

  但AL-31本來就是為蘇-27研發的上一代航發,先天性問題無法克服,而且殲-20現在確實也沒有更好的選擇

  不過這不意味着噴口呈圓截面的航發就不能進行隱身修型。比較簡單經典的一種做法,就是給發動機的圓截面上加入鋸齒形的設計元素。這種做法的初衷,和隱身戰機內置彈倉還有起落架的開合艙門都一定要設計成鋸齒狀的原理是一樣的。這樣可以減少探測雷達常用分米波段的回波反射,從而達到隱身效果。

  採用這種處理方式的典型案例有F-35的F-135發動機,以及近來首度曝光的,某殲-20上疑似裝備的渦扇-10發動機。雖然這架殲-20目前很可能只是1台試驗機,但無論是為其裝備國產渦扇-10也好,還是渦扇-10採取的鋸齒隱身修型設計也罷,都能反映出我國戰鬥機航發工業獨立自強和銳意創新的進取意識。F-119和F-135之所以能有今天的成就,也是在美國航發領域厚積薄發的基礎上迸發出來的。我國的航空發動機工業底子薄,所以很多事情急不來,能知道現在我們正在做該做的事情,這樣未必不是幸事一樁。

  其實給發動機圓截面噴口的鋸齒修型設計的好,戰機的隱身性一樣爆表,不信瞧瞧F-135,真正逆天級的鋸齒修型

  當然了,即使這樣恐怕也還是有人會問:就算給渦扇-10進行圓截面噴口的鋸齒修行設計,它的隱身表現依然不如採用二元推力矢量技術的F-119。既然如此,為什麼我們學F-119使用二元推力矢量技術算了,起碼這樣殲-20的隱身性能會更有保障。

  疑似裝備了採用鋸齒修型的渦扇10的殲20。這個處理水平和F135是沒法比,但好歹我們也邁出了這一步

  這就涉及到了5代機發動機的科技樹分枝問題。早年間蘇聯計劃為米格-1.44戰機配套研發的AL-41發動機,基本可以被視為俄系新一代發動機的代表。雖然米格1.44最後就算研製出來也很難和F-22抗衡,但AL-14在主要性能指標的設定上和F-119是沒有代差的,要推力有推力,要高使用壽命有高使用壽命。但兩者在一個重要的科技節點上產生了巨大分歧,那就是推力矢量技術。準確來說,俄發美發的新一代技術路線之爭,集中在三元推力矢量和二元推力矢量的技術上。

  蘇/俄有重視機動性的傳統,米格1.44和蘇-47都是如此。所以毛子執着於三元推力矢量技術也就不足為奇

  AL-41後來因為蘇聯解體而腹死胎中,不過採用三元推力矢量噴口的117S卻被造了出來。117S現在是蘇-35的配套航發,也是蘇-57初期型號的臨時動力包。它的三元推力矢量噴口最大的特點,是可以進行更多角度的矢量調節。117S的噴口可以在垂直和水平方向上偏轉,這樣的好處是能為戰機的超機動性提供更多選擇,比單純只能在垂直方向上調節噴口的F-119更有優勢。所以大家會看到蘇-35和蘇-57在空中表演時,經常能做出各種不可思議的動作,這其中有相當一部分功勞得歸給117S的三元推力矢量技術。

  蘇-35和蘇-57的超機動性都很變態,這有相當一部分功勞得歸於117S的三元推力矢量技術

  採用三元推力矢量技術的航發能賦予戰機更強的超機動性,而使用二元推力矢量技術的航發因為隱身修型到位所以對戰機的隱身性影響更小。我們都知道,5代機的4S標準是“超機動性、超視距打擊/先進的綜合航電、超音速巡航和隱身性”。俄系航發選擇三元推力矢量路線,是因為蘇-57更強調超機動性;美系航發選擇二元推力矢量路線,是因為F-22把隱身性放在首位。單從技術角度來講,其實三元比二元更先進複雜,因為多維方向的偏轉對噴口技術要求更高,控製程序也更難寫。但就根本而言,二元和三元不是決定發動機代差的原因,更不是說哪一種就更合適5代機。

  大國研製任何新型武器都是根據自身獨特的國防需求來的。F-22使用更強調隱身性的F-119,是因為美國把F-22當成了一種戰時突破敵軍防空圈的先鋒戰機。因為要先敵打擊而且深入虎穴,所以隱身性和先進航電就至關重要。蘇-57採用更強調超機動性的117S,是因為俄羅斯將蘇-57當成了一種前線防衛戰機,因為主要作戰區域在遼闊的俄羅斯領空上,所以超機動性和超音速巡航能力就排在了首位。

  研製5代機是根據國家的空天防禦戰略需求來的,給它們配哪種發動機亦然。不是因為美國的那樣我們也照本宣科

  我國研製殲-20的初衷和俄羅斯搞蘇-57的思路更接近一些。我國是幅員遼闊的大國,奉行獨立自主攻防兼備的空天防禦戰略。殲-20是作為一款主打國土防空的5代機,而且在必要時候要求可以在短時間內向全國任何一個方向快速反應。從這個角度來理解殲-20的發動機的話,那麼超音速巡航能力應該是其首選,超機動性和隱身性次之。

  我相信中國航發工作者會就殲-20的發動機問題給我們一個滿意答覆,無論渦扇-15使用的是那種推力矢量技術

  不過渦扇-15的真容畢竟還沒有公開披露,現在談論它採用三元還是二元推力矢量技術,未免有些盲人摸象。我們現在選用鋸齒修型的渦扇-10在殲-20上進行試驗,主要是因為我國現階段沒有其他更拿得出手的國產發動機,並不意味着渦扇-15以後就一定會選用三元推力矢量技術。但不管渦扇-15最後的選擇如何,小超相信,這一定都是經過中國航發領域無數精英人才反覆探討和嚴密論證的結果,如此得來的渦扇-15,無論如何也比眼神黨口中叨叨的強多了。

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