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刀口谈兵:再论歼-20的发动机zt
送交者: 香椿树1 2017年09月22日06:24:33 于 [军事天地] 发送悄悄话

最近据说编号2021、带锯齿喷管的歼-20原型机实现首飞,于是网上又开始讨论歼-20的发动机型号。毛发党说这架是换装太行发动机,以此证明之前的歼-20装的都是俄罗斯的发动机。这个问题我们留在文章后面再分析,先来说说毛发党奉为“真理”的一个理由,看这个所谓的理由是否成立。


一种颇有迷惑性的说法是:处于研制阶段的飞机,必须采用成熟的发动机进行试飞,否则风险太大。由此进一步推导出中国没有成熟的国产发动机,只能用俄罗斯的AL-31、以及中俄合作的所谓改进型99M1、M2。(中国根本没进口过M2,它在俄罗斯还处在试飞中)
在军机的研制项目中,为了降低研制风险,的确有先采用成熟发动机首飞的现象,但不代表是“必须”。这要看两种发动机性能的差异大不大,如果是处于同一代的发动机,为了加快新型战机的研制进度,是可以选用相近的发动机完成首飞、甚至初产。例如运-20用D-30/ WS-18,歼-11B的第一个团、以及歼-10A采用AL-31。
但四代机是不是必须用成熟的三代发动机来试飞呢?美国空军帮我们回答了这个问题。我们来看看F-22在“怀胎”的早期是如何做的。毛发党为什么不敢提这段历史?因为这样它们所谓的“新机试飞必须采用成熟发动机”的谎言就不攻自破。
1982年,美国空军提出"先进战术战斗机(ATF)"计划,当时的洛克希德、波音、通用动力公司联合提出的YF-22方案,与诺斯罗普、麦道公司联合提出的YF-23方案参与投标竞争,发动机方面则有美国普惠与GE公司为此分别提出推重比为10一级、推力为133.6千牛的PW5000(XF119)、GE37(X120)发动机参加竞争。
XF119零组件的生产始于1985年9月,第1台发动机FX601于1986年10月进行首次台架试车。为了进行飞机的飞行评估,两公司又分别发展了用于飞行试验的发动机YF119、YF120;分别于1986年10月和1987年5月开始地面试验。
经过几年的开发研制后,1990年6月YF-23(装YF119,YF-120)首飞、9月YF-22(装YF119,YF-120)首飞,(Y代表还是验证机)。并进行对比试飞验证评估,次年美国空军宣布选中装YF119的YF-22作为ATF的机型,F-22正式进入"工程制造和发展(EMD)"阶段。从此,飞机被命名为F-22,发动机被命名为F119。
从上述资料可知:YF119,YF-120的首飞,也是YF-22、YF-23的首飞;就是说,美国当时是把处于研制阶段,还未经过试飞在发动机,装在未经过试飞的验证机上进行首飞。美国人为什么要这样“冒险”?
(1)四代机与三代机在飞行品质上,比三代机对二代机的跨越程度大得多,采用三代发动机根本无法验证是否满足四代机特有的“超机动”对机体强度的要求,以及“超音速巡航”飞行的气动要求。这就是刀大说“不可能用三代发动机定型歼-20,将来再改成四代发动机”的道理。
如果那样,定型的只是一架具备三代机飞行品质的隐形战机,试想空军会接受并把它投入量产吗?飞行员会说“超音速区飞行超一流”吗?显然是逻辑不通。
(2)发动机的地面试验手段已经大大丰富,在装机之前YF-119的地面试验已经达到3000小时。通过大量的地面试验,可以基本模拟出发动机在空中的各种边界状态,及时发现问题并加以解决。
(3)超级计算机的模拟计算,可以将发动机与飞机平台的气动匹配性做得更完善。例如进气道、平台在各种飞行状态下的气动特性对工况的影响。。。
所以,这种看似“冒险”的行为是有足够的科学试验做支撑的,不是盲目冒险。如果说美国人这样做是有科学依据的,为什么中国人就不能这样做呢?同样的做法,中国人做了就是违反科学的大逆不道?难道中国人的智慧、地面的试验手段、超算技术,就天然地比人家差?大概是看问题的立场不同吧。
如果说2001号验证机是先用太行来完成首飞,那也很正常,因为它是我国设计的第一个四代机验证平台,通过它的试飞,主要是要验证:1、这个平台在空中的隐身性能是否符合设计要求;2、确保在气动设计上没有颠覆性的错误,收集数据后作为原型机气动设计的依据。同时,给四代发动机地面试验争取更多的时间。
原型机(2011)气动外形变化不大,说明之前的验证机研制是成功的。原型机试飞一段时间之后,将其中一台换成四代发动机,这就是我们看到2011号机在发动机喷口不同,而且起飞时喷口一大一小在原因。
由于是初期试飞,携带的油量不需要太多、而且不载弹,试飞机的重量不大,即使一台发动机出故障,原型机也可以安然降落。这样四代发动机和歼-20飞行平台的试验两不误,之后才是装两台四代发动机试飞,获得进一步数据,再对平台的细节做修改,然后是各种航电齐全的试飞,最后完全版的歼-20才定型,并被空军验收。
如果一直关注歼-20两架验证机、六架原型机的试飞过程,就知道歼-20的研制过程是非常严谨,而且通过上面在分析,风险比当年F-22试飞更可控。之所以歼-20研制的总进度快,只能说明我们的预研扎实、安排合理,试验手段丰富,同时也是最近二十年我国航空技术突飞猛进在体现。
四代发动机的试飞,是否可以像太行研制过程中,用歼-11A做平台(一台太行、一台三姨夫)呢?不行。因为WS-15的进气量(30Kg/S)比太行大得多,歼-11的进气道即使小修改也根本无法满足;如果做大的修改则破坏飞行平台原有的气动性能,徒增风险等于走弯路。
WS-15肯定是上过飞行台试验之后才装机,只是官方还未泄图片,这种图片只有伴的飞机才能拍到。官方为什么对歼-20的发动机不多做宣传呢?因为发动机的水平最能体现战机的性能,我军就是要让敌人摸不清歼-20到底性能如何。既让敌人对装WS-15有疑问,又不敢不正视它存在的可能性。
国家不在乎军迷们是如何想的,对军方来说,比起国家的大战略,给军迷们解惑不值一提。更懒着去揭毛发党、太行党的画皮,有它们当忽悠局挺好。毕竟歼-20才开始服役,没必要过度刺激潜在的敌人。所以我们只能多找正式的资料、通过思考、逻辑推理来寻找答案、或等将来解密。
下面回到文章开头提到2021黄皮机所装发动机这个话题。我们先来看看歼-11B所装的太行发动机喷管(下图),它的外密封片是18块,而且有引射喷管。


下面两幅是航展上太行发动机喷口清晰图,不但外收敛片是18个,内部的引射喷管收敛扩张片也是18片。


注意看太行发动机加力燃烧室,火焰稳定器内测是8条幅(文章后面还会有对比图)。


再来看下图,歼-10A所用AL-31F发动机的喷管,它不但没有引射喷管,而且外收敛片只有16个。


为什么要对照太行与三姨夫喷管外收敛片的数量,以及是否有引射喷管呢?因为网上说下图的这架黄皮机装的是太行发动机,它们的依据是有引射喷管。有引射喷管就一定是太行发动机?那为什么喷管外收敛片的数量是16,而不是像太行那样是18片呢?


所以说,仅仅依据有引射喷管这个特征,就判断为太行发动机是不严谨的,难道WS-15就不能有引射喷管?
实际上WS-15在媒体上出现过,下图是央视报道黎明发动机公司的视频截图,图中发动机的风扇要32叶;太行是28叶(下图)。那会不会是WS-18呢?成都发动机会说WS-18在我这儿,不在黎明。那会是大涵道比的WS-20吗?更不是。目前黎明正在生产的大推力发动机就只有WS-10和WS-15。


WS-15发动机加力燃烧室的火焰稳定器,与太行、三姨夫都不同。看下图,它的内测是10个条幅,太行是8个条幅、三姨夫是11个条幅。网上曾有人说拼图(下)是一地产商定做的模型。那么请问有展出的图片吗?地产商定做个飞机模型放楼盘做广告还有点可信,能定做到如此精细的发动机?竟然还有火焰稳定器和喷管的密封片,而且密封片在形状与歼-20原型机上的一样?


2021黄皮机所装的很可能是一种新的矢量喷管。下图是多年前在一个航空成就展上,关于中国研制矢量喷管的图板。图中的密封片不是太行那样的“瓦片式”,而是类似三姨夫那样,但它却只有15片(三姨夫是16片),所以它是中国自行研制的。
我们矢量喷管的偏转机构和工作原理,与俄罗斯的不同,这一点在过往的文章已经有详细的叙述,这里不再重复。


下图显示,中国在2004年之前就已经研制出矢量喷管的样机,因为江主席视察该研究所时还亲自操作模拟器。毛发党说歼-20的喷管密封片与俄罗斯在类似,所以是进口的发动机?注意看拼图上右和左下的喷管,外观上与三姨夫相似;2004年俄罗斯的矢量发动机还没上天就把它卖给中国,有这个可能吗?


再看拼图右下,该矢量喷管内有引射喷管,更说明跟俄罗斯没关系。之前我们在文章里介绍过,中国研制的矢量喷管在偏转原理与其他国家的不同,是靠一个动作环带动引射喷管偏转,外密封片是随动的。它是个巧妙的设计,结构简单、重量轻。


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