J20 VS F22 專題

通過前兩期的內容,我們搞清楚了兩件事情。第一件事是用AL31或太行發動機做J20的過渡動力是行不通的,第二件事是J20目前裝備的發動機是WS10B,也可以稱為WS15。但是這臺發動機的謎團仍然有很多沒有解開。比如:2018年4月份,深圳衛視在介紹J10C服役的新聞中曾公開過WS10B的性能,稱中間狀態推力超過90千牛,加力推力為144千牛。中國空軍的官微空軍發佈還關注了這一消息,奇怪的是這些參數和我們上期內容中提到的155千牛的加力推力並不吻合。為什麼會出現這樣的情況呢?從媒體公開155千牛這個參數的時間來看,是在WS15研製開始之後不久,這個參數應該是原計劃要達到的參數。但是在研製階段遇到了技術困難,畢竟太行的風扇和低壓渦輪和高推核心機本來就不完全匹配,雖然高推核心機在WS15開始研製前已經經過了地面試車達到了最大工作狀態,但是當年並未實現高空臺測試達標,高空臺測試達標直到2009年年底才實現。如果高空臺測試沒有完全達標,那麼指標之外的部分參數WS10B是不能用的。直到高空臺測試完全達標,WS10B才能達到原設計指標。這中間差不多有三年多時間,而發動機的研製工作卻不能停止。

那麼如何解決問題呢?也很簡單,先降低指標,比如降低發動機最大轉速和渦輪前進氣溫度,等達標之後再改回去。這樣做可以大大降低發動機研製的技術難度,而且也能保證在非常短的時間內完成WS10B的研製。如果是這樣的話,WS10B就可能出現三個階段,或者也可以稱為WS15的三個階段。整個過程分三步走。第一步,高推核心機加太行發動機風扇和低壓渦輪,降低轉速和渦輪前進氣溫度,中間狀態推力超過90千牛,加力推力144千牛,推重比8.8左右。裝備於J20技術驗證機和原型機。這個就是J20的首飛發動機,也是給J20保底的動力,其主要任務是保證J20完成試飛裝備部隊,同時也要完成矢量噴口的裝機試飛工作。另外這臺發動機還是J10C的動力。第二步,改進風扇和低壓渦輪,轉速和渦輪前進氣溫度回到原設計指標,此時,中間狀態推力超過100千牛,加力推力155千牛,推重比9.5。第三步,重新研製風扇和低壓渦輪,重新匹配內外涵道,將高推核心機的性能完全發揮出來。中間狀態推力進一步提高,加力推力達到180千牛左右,推重比有可能達到11左右。這臺發動機就是WS15的完全版。

目前J20 2021號原型機的照片出現在網絡上已經有很長時間了。從外形上看2021號原型機的氣動沒有大的變化,這就意味著目前裝備於2021號原型機上的發動機可能是加力推力155千牛的第二階段發動機。因為全新批次的原型機肯定是有重大改進的,最大的可能就是發動機的改進。如果換了18噸左右推力的發動機,那麼氣動就要做出很大修改。如果沒有看到明顯的修改,那麼可能就是換了個推力相差不是很大的發動機。如果是這樣,就意味著我們可能還有機會看到2031號原型機。而2031號原型機上裝的可能就是加力推力180千牛左右的WS15完全版。到時候,2031號原型機的氣動為了匹配動力的增加,將會作出比較大的調整。

到現在仍然有人堅持認為J20首飛用的是AL31FN發動機,而2021號原型機上裝的是WS10B。那麼,這有能嗎?當然不可能,因為WS10B的中間狀態推力為90千牛以上,比AL31FN發動機高出近百分之二十,就算是把AL31FM1搬出來也還是差的很遠。對應的飛機氣動是必須要作出較大調整的,否則動力和氣動外形就完全不匹配了,而這是違背空氣動力學基本原理的。現實的情況是2021號原型機相對與201X批次的原型機在氣動上面沒有明顯的改動。

渦扇十五三步曲 | J20 VS F22 專題

WS15發動機已經經歷了三個批次的發展


以上推測在最近網上公開的一些照片中已經可以找到線索。這是某會議評選出的一些獲獎技術成果。從這裡我們可以看到WS15已經歷三個批次的發展,並且WS15已經重新匹配了內外涵道。

渦扇十五三步曲 | J20 VS F22 專題

WS15發動機已經重新匹配了內外涵道


而重新匹配內外涵道和更換風扇及低壓渦輪直接相關,因為風扇和低壓渦輪的尺寸變了,外涵道的截面積就跟著變了,那麼內外涵道肯定是要重新匹配的。至於為什麼認定這裡的XX就一定是渦扇二字呢,也很簡單,答案就在展板上,內外涵匹配優化設計,這就意味這臺發動機是有外涵道的,而通常的航空發動機中只有渦扇發動機是有外涵道的,至於變循環和組合動力之類比較偏門的發動機目前沒正式型號也不可能有多個批次。


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