殲20有了矢量發動機後會怎麼樣?

兵器次元火炎焱燚


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大推力矢量發動機對殲20戰機至關重要,是關係到殲20 能否完全達到隱形機具備的4S標準的最終決定性因素。殲20戰機本身的氣動設計是很優秀的,鴨式佈局會明顯提升戰機的機動能力。特別是在近距離對抗中,使得殲20擁有了更大的可控攻角。前不久殲20的總設計師楊偉,在節目中也提到了鴨翼的問題,並談到從目前情況看,鴨翼能夠彌補發動機動力不足的問題,如果大推力發動機的問題能夠徹底解決,殲20會真正發揮它的潛力。

先說為什麼殲20一定要用矢量發動機,而且最好是二元矢量噴管。殲20目前正在用的發動機實際上也是矢量發動機。但其矢量噴口較小,不如俄羅斯蘇35使用的AL-41升級版發動機的矢量噴口大。發揮的效率不如蘇35高,且由於鴨式佈局本身中心偏向後部,矢量噴口的控制力矩更短。對殲20來講,需要更強的矢量推力才行。有了更好的矢量推力發動機,殲20的滾轉和盤旋會更快,有一定的失速風險。這時候鴨翼的價值就體現出來了,鴨翼可以更好的控制飛機的機動動作,讓飛機實現超高難度的機動飛行。但這一切的前提是發動機要推力足夠大,且使用二元矢量噴管。

目前中國和俄羅斯還未能掌握二元矢量噴管的技術,這種噴管也叫非軸對稱噴管。這種噴管能產生超環量效應,從而提升飛機整體的升力。目前的天空三巨頭裡,蘇57和殲20都屬於渦流增升型,而f22屬於超環量增升型。從飛行性能上講,目前還沒有飛機能夠達到f22的水平。殲20的鴨翼對隱身還有一些不良影響,但目前採用鴨翼,除了可以彌補發動機的不足,還為以後的提升創造了條件。F22為了實現高度的隱身犧牲了一部分性能提升的空間,如果殲20換上了更好的發動機,它就真正具備了超越f22的能力。


兵說


一旦殲20擁有了矢量發動機,會強大到爆表,真正穩固世界第一的作戰性能。

圖為殲20戰鬥機換裝二維矢量發動機的設想圖。


目前,世界上已經服役的五代機只有美國F22和F35還有我國的殲20三款五代機,其中只有F22擁有矢量發動機,當然,在四代機裡也有蘇35這樣的戰鬥機擁有比F22的矢量技術還先進的三維矢量發動機117S,但是目前五代機裡已經服役的三款戰鬥機確實只有F22有矢量,而且還只是二維的,F35的三維矢量技術只是在起飛和懸停時可以使用。

圖為我國正在殲10B上測試的三維矢量發動機。


如果殲20擁有了矢量發動機,那肯定是我國已經開始在殲10B戰鬥機上開始測試的一款三維矢量發動機,一旦我國真正把這款發動機裝備上了殲20,那麼殲20將會在機動能力上提高很多。殲20原本就有全動垂尾和差動鴨翼,在飛機的機動能力上有著很好的表現,也不比F22和蘇57差,但是一旦擁有了三維矢量發動機,殲20將會在矢量機動上有所斬獲,也會縮小瞬盤和穩盤半徑,提升爬升率等指標。

圖為目前全球唯一的三維矢量發動機117S,裝備在蘇35上。


最後,殲20今後必然會更換髮動機,也肯定會擁有三維矢量發動機,因為渦扇15已經在研發中,核心機已經交付,而三維矢量尾噴口也開始在殲10B上安裝測試了,一切都會很快的。


海事先鋒


這個要看用上何種矢量發動機,如果是渦扇10改,那也只能提高下機動性,如果裝上全新渦扇15就會有革命性的變化。



網上曝光的矢量推力噴口

前幾天在網上曝出的國產矢量發動機,如果不出意外的話,應該是渦扇10改進型。簡單一點講,就是將渦扇10的噴管替換成具有矢量功能的噴管,其它部件不會有太大的改動,推力和渦扇10發動機的推力也是一樣的。

網上曝光的圖片顯示,我國矢量發動機採用的技術是軸對稱矢量噴口。這種噴口結構簡單、增重小 、可以提供各個方向的矢量推力、最重要的一點是推力損失小,推力損失不到3%,損失一點推力換來機動性的提升,這筆賬還是比較划算的。

圖俄羅斯“產品30”矢量推力內部結構



殲20這種重型四代機,使用渦扇10發動機,一直有小馬拉大車的感覺,兩臺渦扇10最大隻有25噸的推力,還趕不上飛機的重量。不開加力進不了超音速,也不能實現超音速巡航,不能不說是很遺憾的事。

殲20的氣動佈局,使其非常好的機動性,飛行員“張昊”曾經評論:“一旦進入超音速,就是它的天下!”

殲20最終還是要裝上國產渦扇15發動機,最大推力達到19噸以上,輕鬆實現超音速巡航。這樣殲20的機動性就可以得到最大程度的發揮。渦扇15發動機肯定是具備矢量推力的,如果推力富裕較多,完全可以採用F22的二元矢量推力噴口,隱身性將得到更大幅的提升,二元矢量噴口阻力小的特點也可以讓殲20更容易實現超音速巡航。


圖與F22相比殲20具備後發優勢

這時候的殲20才是完整意義上的4代機,完全具備四代機的4s標準(隱身,超音速巡航,超視距攻擊,超機動性)。再加上殲20原本就具備更優秀的氣動佈局,更大的彈艙,更遠的航程。我認為殲20到時候可以問鼎全球最強戰鬥機。

F22的二元矢量推力噴口

我個人認為,在發動機推力允許的情況下,應當堅持走二元矢量推力的路線,隱身和超音速巡航能力誘惑實在是太大,讓人無法放棄。


一坑四彈


“黑絲帶”殲20如果換裝了矢量發動機的話,除了具有低速下的超強機動外,還有至少三個大用途:

1.短距起降。滑行起飛時,矢量發動機會通過偏轉噴管,可讓戰機提前抬起機頭,從而讓戰機儘快離地,縮短滑行距離。

2.有可能取代尾翼。矢量發動機不再只是提供推力,因為當其噴口偏轉時,瞬間產生一個力矩,可控制飛機的俯仰、偏航、橫滾等機動。那麼就可能代替飛機上的垂直尾翼。在現階段只能減小戰機尾翼的面積,而未來,它甚至有可能完全取代尾翼。所以未來殲20出現了無尾翼版本大家可不要驚訝喲。


3.超音速巡航時減少阻力。在超音速巡航時飛行姿態的控制主要由機翼和尾翼完成,隱身飛機為了獲取隱身效果會減小它們的面積,同時也就意味著減弱了對飛機穩定性的控制。但是矢量發動機通過偏轉噴管,讓一部分推力轉化為對飛機的操縱力。因此,矢量推力技術可讓戰機的機翼和尾翼設計得更小,這能有效減小超音速巡航時的阻力。

綜上,如果矢量發動機真上了殲20的話,那麼殲20一定會出現一個新的型號----殲20B的!

現在網上很多人都在關注發動機的換裝,W君還要和大家說其實相對應的飛控系統也會改寫幾千行源代碼的,這才是中國軍工人的驕傲!

和大家分享一份舊新聞。早在2014年,國內最新的五自由度變穩飛機飛行控制技術已在地面試驗檯建成。5自由度變穩控制能力是在3自由度(俯仰、滾轉、偏航)3個方向進行變穩定性模擬的基礎上,增加了直接升力和自動油門控制功能,可完成諸如航跡飛行特性、大包線飛行特性、升力特性模擬等多種飛行任務的空中模擬試飛課題研究,可滿足現階段及後續各類先進電傳飛機空中飛行模擬需求。當時這個平臺就是為矢量發動機上飛機做出的技術儲備。前段時間的殲10換裝就是證明了其飛推一體技術的可靠性。


軍武數據庫


這樣說吧,現在的J-20在基本飛行性能上相比F-22還有較大的差距。這是因為配套的WS-15還未裝機,也沒裝矢量噴管。但是,如果未來J-20能夠裝備WS-15以及二元矢量噴管,注意是二元,像F-22那樣的。屆時,J-20在基本飛行性能上有望在大部分參數上超越F-22。

4S指標中的超音速巡航和超機動性,目前J-20都沒有達到。

WS-15裝機後能達到超音速巡航的指標,而矢量噴管裝機後能達到超機動性,二元矢量噴管是最終目標,能夠進一步提高J-20的隱身性能,加速性能以及機動性。

很多人應該不知道的是,二元矢量噴管相比軸對稱噴管,發展前景要大的多的多。

引用一下這篇北航論文吧。

二元噴管不僅能夠通過與後機身的整體設計配合依靠面積率減少飛行阻力,還可通過產生超環量效應提高升力,從技術原理層面是一種非常優越的技術。

不過因為技術難度極高,所以中俄一直沒有發展出實用化的二元矢量噴管。目前國內研發團隊的重心是AVEN噴管,也就是前段時間J-10B試飛裝的那種。

為什麼說J-20裝備二元矢量噴管+WS-15之後飛行性能能在大部分參數上超過F-22呢?

因為從技術分類上講,J-20和Su-57目前屬於渦流增升型,而F-22,YF-23屬於超環量增升型。F-22和YF-23之所以會選擇通過二元噴管的超環量增升提高機動性滿足設計要求,是因為ATF計劃時期,反隱身技術的發展還不是那麼成熟,所以當時對飛機隱身性能的要求極高。

邊條無法與機翼前緣平齊,對隱身性能有影響,而鴨翼會直接影響到整機的隱身設計,所以F-22和YF-23都沒有選擇在四代機上廣泛運用的渦升力,而選擇另闢蹊徑。

也就是說從氣動外形設計上來講,F-22實際上並沒有達到已有技術成果最大化這一要求。相比於後來的J-20和Su-57,其在渦升力上的技術應用也不多,而未來裝備二元噴管的J-20將是真正的集大成者。


貞觀防務




航空發動機是衡量一個國家航空航天工業的一張里程碑式的大國名片,沒有之一,尤其是當前第四代矢量航空發動機!



目前,美國和俄羅斯是世界上最早能夠研製生產並服役矢量航空發動機的國家。美國的F-22戰機裝配的是二維矢量航空發動機,也就是可以上下調節,蘇-57裝配的是

三維矢量航空發動機,比二維更具優勢。

而中國的殲-20戰機裝配的是第四代矢量航空發動機。



科普:

矢量航空發動機並不能為戰機本身提供一丁點兒的額外推力,但是與普通的渦扇發動機相比,矢量航空發動機的尾噴口能夠產生一定的偏轉。

航發所產生與戰機首方向不同的推力,在這種狀態下,最直接的特性就是戰機的推力不必再單一的依靠重心,哪怕是戰機在亞音速飛行或者大仰角的狀態下也能使戰機獲得額外推力來提高戰機的機動性能。



那麼,殲-20在裝配了官方指配航發WS-15之後,其又會發生什麼變化呢?

推力變化

殲-20在裝配WS-15矢量航空發動機之後最直觀的變化就是推力可以達到18噸左右,也就意味著在不開加力的狀態可以實現不低於1.5馬赫的超音速巡航。

戰力變化



據業內專家稱,殲-20在未裝配WS-15航發之前只能說具備了初始戰鬥力,而當前殲-20已然裝配了WS-15矢量航空發動機,其戰鬥力至少會比上一代航空發動機的戰力提升1倍以上,也就是完全具備了壓制和秒殺F-22、F-35的能力。

型號變化



殲-20戰機從2013年裝配117S航空發動機,2014年裝配AL-31系列航空發動機,近兩年裝配國產WS-10B航空發動機……直到近期,又換裝了其指配航發WS-15,說明殲-20在矢量航空發動機領域的測試和數據收集工作已進入尾聲,即將面臨最終的定型和後續的升級。待升級完成之後必然會衍生殲-20A/B等新的型號。



綜上所述,殲-20戰機在換裝了中國第四代矢量航空發動機之後,勢必會成為世界上最最頂尖的四代隱身戰機,在這一點上毋庸置疑!


墨墨觀察


其實j20最主要的還是缺少一款動力充沛的發動機,矢量不矢量都是次要的。如果有美國人技術,就j20那身板,在改尾部隱身。那隱身就不多說了,就航程和載彈速度就能讓人吃驚。在沒有矢量發動機,j20有鴨翼爬升也是不弱的。如果有矢量發動機j20會在戰鬥中會更快佔據有利的形式的。 但是你要知道矢量發動機的弊端,在憑藉矢量發動機做出超高動作時候速度大幅度降低,所以不要依賴矢量發動機。

打個比方,印度與美軍作戰時候,美軍沒有矢量把印度引以為傲的矢量噴打爆了。因為印度太過於依賴矢量,所以美國人以快打慢,最後還是輸了。

所以一句話,矢量雖好,可不要太依賴啊。



WHLL涵


(收斂片可調式的矢量發動機)

目前殲20所試驗的矢量發動機,屬於在收斂片可調式噴口。這與蘇35的117S發動機轉動整個噴口完全不同,可調收斂片的優勢在於結構重量輕、利於設計隱身、推力損失小,而117S轉動整個噴口的優勢在於偏轉角度更大、設計簡單、可靠性高。

(鴨翼在大迎角機動時會先於主翼失速)

殲20使用矢量發動機後,首先可以大大提高殲20的可控迎角範圍,眾所周知鴨式佈局飛機在大迎角機動時,鴨翼會先於主翼失速,會自行產生低頭力矩強制飛機改平,這造成鴨式佈局飛機雖然不易因為大迎角機動而整機失速墜毀,但是鴨式佈局的最大可控迎角往往不如常規佈局飛機。在近距格鬥空戰中殲20擁有了更大的可控攻角,將更好的發揮出大離軸格鬥彈的威力。

矢量發動機還會提升殲20的滾轉速率、瞬時盤旋角度,提升機動性能。但是頻繁使用矢量噴口帶來的推力損失會降低殲20的持續盤旋能力,這點需要謹慎。在超音速機動時,由於鴨翼有很大的配平任務,此時矢量噴口可以代替鴨翼進行配平,徹底解放鴨翼進行機動控制,殲20的超音速機動能力也將大大提高。

(殲20的矢量發動機效率不如蘇35的高)

殲20目前的矢量發動機偏轉噴口較小,不如蘇35的矢量噴口大。因此殲20的矢量噴口的效率比較低,並且鴨式佈局飛機天生的重心靠後,矢量噴口的控制力矩比常規飛機短,因此矢量推力的效率也比較低。因此矢量推力對於殲20來說有一定的性能提高,但是提升範圍不大,聊勝於無。


軍情解析


在遼寧航展上,軍迷們驚喜地見到了我國國產五代機殲20的機尾部位有了菊花般層疊的矢量噴管,這代表著殲20終於擁有了自己的矢量發動機,終於成為了名副其實的五代機。那麼矢量發動機對於飛機來說到底是多大的進步呢?美國的先進戰機f22猛禽和f35閃電都裝有矢量發動機,而這發動機對於優秀的五代機來說更是如虎添翼,如同殲20一樣,帶來的性能進步是不可忽視的。

在網上,很久之前就有說法:殲20並不是真正的五代機。因為她並沒有矢量尾噴,所以無法做到五代機中的超機動指標。矢量噴管並不比普通發動機,它可以直接調整尾噴口的角度,來在實戰中獲得更好的機動性。現代空戰雖然不需要戰機近距離狗鬥,但是如果敵方戰機已經雷達鎖定了你,你需要經過機動來脫離鎖定或者擺脫敵機發射的導彈。在這種情況下,矢量發動機比普通的發動機優秀太多。

並且,矢量發動機的製造其實非常困難,需要優秀的飛控設備,並且在矢量尾噴管活動時,其結構要承受上千度的高溫,所以需要非常優秀的工業能力才能生產,所以自產矢量發動機也是對一個國家綜合國力的考驗。並且,矢量發動機還具有二元性能,即為發動機尾噴管可以合攏進行反向助推,在條件不好的野戰機場進行降落時可以縮短降落距離,也可以讓五代機更為輕鬆的在狹窄的航母飛行甲板上降落。


水鏡曉先生


會改善低速性能,但是由於調整幅度有限,作用不明顯,指望秒天秒地算了。不過由於付出的代價也低,是個不錯的甜點。

我們走的是AVEN(軸對稱矢量噴管)矢量模式,這種代價小,構造較簡單,不過調整範圍和幅度小。AVEN矢量模式是直接對發動機噴管整流片進行調整,在原有地位收緬-擴散噴管基礎上提高控制環和動作筒活動範圍,改變各調節片方向實行矢量控制。這種模式結構空間和重量代價很少,方便改裝。


但是這種矢量模式調整範圍有限,之前公佈是全向20°的幅度,對於機動性能的改善幅度有限。屬於實行“飛(控)火(控)推(力)一體化”設計後的飯後甜點。我國的AVEN矢量早已成熟和各種公開展示過,只不過受制於可靠的FADEC(全權數字控制)發動機,所以一直沒有實用化,目前實現FADEC的太行B在2016年通過驗收,加裝AVEN也是順理成章的事情。

毛子的推力控制型矢量發動機,最高級也性能最強,相當於在整個發動機噴管前裝了個萬向頭,可以實現全向60°調整。


F-22的F119發動機2D-CD矢量模式只能上下60°調整,而且結構重量和代價更大,不過利於隱身。

實際上對於戰鬥來說,加裝矢量發動機是一把雙刃劍,推力控制獲得更加機動性能的時候,也造成推力損失,飛行性能下降。特別是歐洲國家是反矢量控制的代表,英國EJ200發動機早就進行了AVEN矢量噴管的測試,但認為還是利大於弊沒有安裝。
颱風擊敗F-22的


對抗演習中,德國飛行員特別提到F-22飛行員開啟矢量後導致推力下降,能量下降導致最終被擊敗

特別是對於以突出超音速性能為主的第四代戰鬥機來說,推力損失的負面效果遠比略微改善性能大。但是矢量發動機對於改善低速性能效果非常明顯,對於提升亞音速格鬥性能有所幫助。

但有一點要提醒的是,矢量發動機對於起降性能改善,以及臨界失速前的低速機動性能調整有很大幫助。而在一個領域對於這些性能非常看中,那就是艦載機。美國海軍研究艦載機低速要求是能夠在260公里時速下,在海平面高度能進行1.5G的機動調整,這要求對於一大票追求超音速機動性能的第四代戰鬥機來說是巨大的困難,所以如果四代重殲想要上艦的話,上矢量是必然選擇。

至於進度上,雖然帶AVEN矢量的太行B已經在殲-10上試驗了,沒有AVEN矢量的太行已經在殲-20上研究“飛火推一體化”的控制軟件編寫。但是個人覺得不大會直接在殲-20上使用。因為殲-20的目標發動機是渦扇-15“峨眉”,而不是太行B,要加矢量也應該在峨眉上,這樣換髮後難免控制率又要重複編寫,造成較大浪費,最多進行研究,真是更換安裝還是要等到渦扇-15。


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