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刀口談兵:再論殲-20的發動機zt
送交者: 香椿樹1 2017年09月22日06:24:33 於 [軍事天地] 發送悄悄話

最近據說編號2021、帶鋸齒噴管的殲-20原型機實現首飛,於是網上又開始討論殲-20的發動機型號。毛髮黨說這架是換裝太行發動機,以此證明之前的殲-20裝的都是俄羅斯的發動機。這個問題我們留在文章後面再分析,先來說說毛髮黨奉為“真理”的一個理由,看這個所謂的理由是否成立。


一種頗有迷惑性的說法是:處於研製階段的飛機,必須採用成熟的發動機進行試飛,否則風險太大。由此進一步推導出中國沒有成熟的國產發動機,只能用俄羅斯的AL-31、以及中俄合作的所謂改進型99M1、M2。(中國根本沒進口過M2,它在俄羅斯還處在試飛中)
在軍機的研製項目中,為了降低研製風險,的確有先採用成熟發動機首飛的現象,但不代表是“必須”。這要看兩種發動機性能的差異大不大,如果是處於同一代的發動機,為了加快新型戰機的研製進度,是可以選用相近的發動機完成首飛、甚至初產。例如運-20用D-30/ WS-18,殲-11B的第一個團、以及殲-10A採用AL-31。
但四代機是不是必須用成熟的三代發動機來試飛呢?美國空軍幫我們回答了這個問題。我們來看看F-22在“懷胎”的早期是如何做的。毛髮黨為什麼不敢提這段歷史?因為這樣它們所謂的“新機試飛必須採用成熟發動機”的謊言就不攻自破。
1982年,美國空軍提出"先進戰術戰鬥機(ATF)"計劃,當時的洛克希德、波音、通用動力公司聯合提出的YF-22方案,與諾斯羅普、麥道公司聯合提出的YF-23方案參與投標競爭,發動機方面則有美國普惠與GE公司為此分別提出推重比為10一級、推力為133.6千牛的PW5000(XF119)、GE37(X120)發動機參加競爭。
XF119零組件的生產始於1985年9月,第1台發動機FX601於1986年10月進行首次台架試車。為了進行飛機的飛行評估,兩公司又分別發展了用於飛行試驗的發動機YF119、YF120;分別於1986年10月和1987年5月開始地面試驗。
經過幾年的開發研製後,1990年6月YF-23(裝YF119,YF-120)首飛、9月YF-22(裝YF119,YF-120)首飛,(Y代表還是驗證機)。並進行對比試飛驗證評估,次年美國空軍宣布選中裝YF119的YF-22作為ATF的機型,F-22正式進入"工程製造和發展(EMD)"階段。從此,飛機被命名為F-22,發動機被命名為F119。
從上述資料可知:YF119,YF-120的首飛,也是YF-22、YF-23的首飛;就是說,美國當時是把處於研製階段,還未經過試飛在發動機,裝在未經過試飛的驗證機上進行首飛。美國人為什麼要這樣“冒險”?
(1)四代機與三代機在飛行品質上,比三代機對二代機的跨越程度大得多,採用三代發動機根本無法驗證是否滿足四代機特有的“超機動”對機體強度的要求,以及“超音速巡航”飛行的氣動要求。這就是刀大說“不可能用三代發動機定型殲-20,將來再改成四代發動機”的道理。
如果那樣,定型的只是一架具備三代機飛行品質的隱形戰機,試想空軍會接受並把它投入量產嗎?飛行員會說“超音速區飛行超一流”嗎?顯然是邏輯不通。
(2)發動機的地面試驗手段已經大大豐富,在裝機之前YF-119的地面試驗已經達到3000小時。通過大量的地面試驗,可以基本模擬出發動機在空中的各種邊界狀態,及時發現問題並加以解決。
(3)超級計算機的模擬計算,可以將發動機與飛機平台的氣動匹配性做得更完善。例如進氣道、平台在各種飛行狀態下的氣動特性對工況的影響。。。
所以,這種看似“冒險”的行為是有足夠的科學試驗做支撐的,不是盲目冒險。如果說美國人這樣做是有科學依據的,為什麼中國人就不能這樣做呢?同樣的做法,中國人做了就是違反科學的大逆不道?難道中國人的智慧、地面的試驗手段、超算技術,就天然地比人家差?大概是看問題的立場不同吧。
如果說2001號驗證機是先用太行來完成首飛,那也很正常,因為它是我國設計的第一個四代機驗證平台,通過它的試飛,主要是要驗證:1、這個平台在空中的隱身性能是否符合設計要求;2、確保在氣動設計上沒有顛覆性的錯誤,收集數據後作為原型機氣動設計的依據。同時,給四代發動機地面試驗爭取更多的時間。
原型機(2011)氣動外形變化不大,說明之前的驗證機研製是成功的。原型機試飛一段時間之後,將其中一台換成四代發動機,這就是我們看到2011號機在發動機噴口不同,而且起飛時噴口一大一小在原因。
由於是初期試飛,攜帶的油量不需要太多、而且不載彈,試飛機的重量不大,即使一台發動機出故障,原型機也可以安然降落。這樣四代發動機和殲-20飛行平台的試驗兩不誤,之後才是裝兩台四代發動機試飛,獲得進一步數據,再對平台的細節做修改,然後是各種航電齊全的試飛,最後完全版的殲-20才定型,並被空軍驗收。
如果一直關注殲-20兩架驗證機、六架原型機的試飛過程,就知道殲-20的研製過程是非常嚴謹,而且通過上面在分析,風險比當年F-22試飛更可控。之所以殲-20研製的總進度快,只能說明我們的預研紮實、安排合理,試驗手段豐富,同時也是最近二十年我國航空技術突飛猛進在體現。
四代發動機的試飛,是否可以像太行研製過程中,用殲-11A做平台(一台太行、一台三姨夫)呢?不行。因為WS-15的進氣量(30Kg/S)比太行大得多,殲-11的進氣道即使小修改也根本無法滿足;如果做大的修改則破壞飛行平台原有的氣動性能,徒增風險等於走彎路。
WS-15肯定是上過飛行台試驗之後才裝機,只是官方還未泄圖片,這種圖片只有伴的飛機才能拍到。官方為什麼對殲-20的發動機不多做宣傳呢?因為發動機的水平最能體現戰機的性能,我軍就是要讓敵人摸不清殲-20到底性能如何。既讓敵人對裝WS-15有疑問,又不敢不正視它存在的可能性。
國家不在乎軍迷們是如何想的,對軍方來說,比起國家的大戰略,給軍迷們解惑不值一提。更懶着去揭毛髮黨、太行黨的畫皮,有它們當忽悠局挺好。畢竟殲-20才開始服役,沒必要過度刺激潛在的敵人。所以我們只能多找正式的資料、通過思考、邏輯推理來尋找答案、或等將來解密。
下面回到文章開頭提到2021黃皮機所裝發動機這個話題。我們先來看看殲-11B所裝的太行發動機噴管(下圖),它的外密封片是18塊,而且有引射噴管。


下面兩幅是航展上太行發動機噴口清晰圖,不但外收斂片是18個,內部的引射噴管收斂擴張片也是18片。


注意看太行發動機加力燃燒室,火焰穩定器內測是8條幅(文章後面還會有對比圖)。


再來看下圖,殲-10A所用AL-31F發動機的噴管,它不但沒有引射噴管,而且外收斂片只有16個。


為什麼要對照太行與三姨夫噴管外收斂片的數量,以及是否有引射噴管呢?因為網上說下圖的這架黃皮機裝的是太行發動機,它們的依據是有引射噴管。有引射噴管就一定是太行發動機?那為什麼噴管外收斂片的數量是16,而不是像太行那樣是18片呢?


所以說,僅僅依據有引射噴管這個特徵,就判斷為太行發動機是不嚴謹的,難道WS-15就不能有引射噴管?
實際上WS-15在媒體上出現過,下圖是央視報道黎明發動機公司的視頻截圖,圖中發動機的風扇要32葉;太行是28葉(下圖)。那會不會是WS-18呢?成都發動機會說WS-18在我這兒,不在黎明。那會是大涵道比的WS-20嗎?更不是。目前黎明正在生產的大推力發動機就只有WS-10和WS-15。


WS-15發動機加力燃燒室的火焰穩定器,與太行、三姨夫都不同。看下圖,它的內測是10個條幅,太行是8個條幅、三姨夫是11個條幅。網上曾有人說拼圖(下)是一地產商定做的模型。那麼請問有展出的圖片嗎?地產商定做個飛機模型放樓盤做廣告還有點可信,能定做到如此精細的發動機?竟然還有火焰穩定器和噴管的密封片,而且密封片在形狀與殲-20原型機上的一樣?


2021黃皮機所裝的很可能是一種新的矢量噴管。下圖是多年前在一個航空成就展上,關於中國研製矢量噴管的圖板。圖中的密封片不是太行那樣的“瓦片式”,而是類似三姨夫那樣,但它卻只有15片(三姨夫是16片),所以它是中國自行研製的。
我們矢量噴管的偏轉機構和工作原理,與俄羅斯的不同,這一點在過往的文章已經有詳細的敘述,這裡不再重複。


下圖顯示,中國在2004年之前就已經研製出矢量噴管的樣機,因為江主席視察該研究所時還親自操作模擬器。毛髮黨說殲-20的噴管密封片與俄羅斯在類似,所以是進口的發動機?注意看拼圖上右和左下的噴管,外觀上與三姨夫相似;2004年俄羅斯的矢量發動機還沒上天就把它賣給中國,有這個可能嗎?


再看拼圖右下,該矢量噴管內有引射噴管,更說明跟俄羅斯沒關係。之前我們在文章里介紹過,中國研製的矢量噴管在偏轉原理與其他國家的不同,是靠一個動作環帶動引射噴管偏轉,外密封片是隨動的。它是個巧妙的設計,結構簡單、重量輕。


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