03.08 飞机发动机谁的最强?

花样十二里


截止到目前为止,战斗机中所用航空发动机性能最强的自然是F35安装的F135大推力涡轮风扇发动机了。可以说,F135不仅仅是世界上小涵道比航空发动机中推力最大的,也是矢量喷管技术最为先进的航空发动机了。

F135发动机的核心机来自于F22的强劲动力之源F119,为了满足F35战斗机对推力的需求。F135发动机进行了以下三点改进:1,增加了进气流量。2,增大了涵道比。3,提高了高压涡轮前温度。可以说,能够使发动机增推的技术F135都用上了。在众多高科技的加成下,F135发动机现役增推版本的推力已经接近20吨了,后边的改进型号推力已经超过20吨,F135成为战机用最强发动机,绝对是实至名归的。


F135发动机增大了进气流量

相对于F119发动机110kg/s的进气流量,F135的增加到130kg/s。航空发动机产生推力的原因就是向后喷出高温高速气流,从而获得反作用力。在相同时间内,吸进发动机的空气越多,与燃料燃烧后喷出的高速气流也就越多,推力也就越大。

F135发动机增加了涵道比

F135发动机的涵道比从F119的0.3,增大到0.57,涵道比是发动机外涵道和内涵道的比值。当空气被吸进发动机后,经过外涵道流速慢,温度低,经过内涵道的要进去与燃料进行混合燃烧之后产生高温高速气流。外涵道的低温慢速气流和内涵道的高温快速气流混和之后,产生了低速,低温的气流,最后由尾喷管喷出。由于慢速气流可以提高推进效率,低温气流可以提高热力学效率,所以可以产生较强的推力



F135发动机提高了涡前温度

涡前温度每提高100℃,推力就相应的增大20%。F135发动机的高压涡轮叶片使用了第三代单晶耐高温合金CMSX-10制作的。其可以在1100℃,142Mp的压力,极大的离心力作用下持续工作220小时,而不发生任何变形。外加上气膜冷却技术,耐高温涂层,使得F135发动机的高压涡轮叶片可以在1800℃的高温中旋转,从而产生强大的推力。


由于F135发动机增大了涵道比,以至于其高速性能能不如F119,这也就制约了F35战斗机的高速性能。(图片来自网络)


江山何沉


飞机发动机制造商三大巨头:通用(GE)、罗尔斯-罗伊斯(Rolls-Royce )、普莱特-惠特尼(Pratt & Whitney)。这三个巨头连同GE和法国赛峰(Sarfan)集团合资成立的CFM国际公司,确立了垄断了市面所有的大型民用航空发动机的格局。在民用航发上,三者均实力超强,开发的民用航空发动机主要适装于波音、空客生产的各类型客机上,通用性强到客户可以指定制造商和发动机型号。其中以GE/CFM和的市场份额最大,拿到了将近40%的份额,而且呈扩大趋势。


飞机发动机市场份额变化趋势

民用领域

这三个巨头生产的大涵道比涡扇发动机,均形成了自己的产品族。其中GE的代表作为GE90系列,推力覆盖了34-52吨各种型号,可为A330和波音777这样的大型客机提供动力。比如GE90-115B,推力可达52.3吨,试验时甚至获得了58吨吨世界纪录。此外GE与赛峰合资成立的CFM国际公司生产LEAP系列的发动机,推力涵盖10.8吨-14.5吨,主要用于给中短程窄体客机,如波音737和A320提供动力。。

装在波音-777-300ER上的GE90-115B

而R-R的代表作为Trent系列,型号从Trent 500、Trent 600、Trent 700、Trent 800、Trent 900、Trent 1000,推力涵盖了从24-43吨吨范围;同样可为波音-777和A380这样的巨无霸提供动力。

Trent 1000发动机

A380上的Trent XWB

而PW公司大推力发动机为PW4000-94、PW4000-100、PW4000-112(后缀数字代表风扇直径,单位英寸)推力涵盖了从23.5吨-44.4吨。可为波音747、波音767、空客A330、波音777、提供动力。最大推力吨时PW-4098,推力98000磅,即44.4吨。

军用领域

不过如果论军用发动机的话,这里面水平最高的是普莱特-惠特尼(后面简称普惠),其代表作是给F-22的F119发动机和F-35的F135发动机,最大推力分别达到了16吨和18吨,是目前这个星球上最强的发动机,F135更是打算进一步增推至23吨。。。F119和F135

其次是GE,代表作品是F110-GE-129和F110-GE-132,为F-15和F-16C/D F-16E/F提供动力。其后缀的129和132分别代表其最大推力,即129KN和132KN。

而GE为F-18战斗机开发的“中等”推力发动机F414,推力也达到了惊人的119KN。这几种发动机除了推力大,寿命也很惊人,经过大修后的全寿命接近1万小时。

因为在JSF项目中GE和波音的X-32落败给了X-35,所以导致GE和罗-罗合作开发的F136胎死腹中,这不得不说是个遗憾。实际上,GE的技术水平在F136上体现的淋漓尽致,它是世界上第一台采用变循环技术的发动机,可以在飞行中自适应调节涵道比和压缩比。比如F136可在低速时增大涵道比实现来最大推力,而在高速时缩小涵道比实现阻力最小,来达到最优工况,因此在不同速度段的推力曲线非常优秀。在实验阶段就达到了18吨和11吨推重比,创造了世界之最。F136估计比F135燃油效率高了20%~30%,作战半径增加25%~30%;


此外俄罗斯凭借的留里卡-土星联合体和“礼炮”公司联合研制的“产品-30”这款最新的发动机也可挤入军用发动机最强排行榜的前三名。虽然俄罗斯这些年民用发动机做的不怎么样,但是人家还是把有限的资金投入到了战斗机发动机的研制中。“产品-30”的正式型号还不知道,但可以肯定的是这是专为Su-57开发的大推力军用发动机,在一定程度上可以弥补Su-57隐身性能不佳的短板。这款发动机的最大加力推力达到了18吨,已经超过了F119发动机,要知道这可是一款小涵道比发动机,能达到和F135这种涵道比偏大的发动机同一个级别的推力,水平已经很高了。“产品-30”上还有俄罗斯一向拿手的三维轴对称矢量喷管,可让战斗机获得更强的机动性和灵活性。


留里卡-土星联合体和“产品30”发动机

有了“产品30”的Su-57才能勉强不至于在与F-22的对抗中全面落败

至于三大航发巨头罗尔斯罗伊斯,近些年在军用航发上,乏善可陈。这主要也和英国没有本土开发的五代战机有关。目前罗尔斯罗伊斯除了和GE合作却胎死腹中的F136,就只有台风战机的EJ200发动机拿的出手。这款中等推力发动机,在改进后最大推力达到了120KN,推重比达到了9.14,使得台风成了一款可以不开加力进行超音速巡航的战机。

EJ200,外观和PW的F-119很像

此外法国的斯奈克玛在军用发动机上也不错,虽然没有大推力发动机研发经验,但是其为阵风战机研发的M88中等推力发动机,最新改进型也达到了10一级的推重比,最大推力9.3~10.2KN。不过,实力和以上几个显然不能相提并论了。


宣仔


英国罗伊斯.罗尔斯公司的航空发动机综合性能最好。推重比大,耗油率低,工艺精细,寿命长, 美国发动机居中。

我国已经自主研制出WS--10飞机发动机,是继英、美、俄、法后第五个能独立研制飞机发动机的国家。





星纳河


航空工业是一个国家的工业皇冠,而航空发动机就是这个皇冠上最大的那颗钻石。这句话可谓是道尽了航空发动机在整个航空工业中的地位和高度。

截止目前,全世界范围内能够研发民用飞机或者军用飞机的国家相对而言比较多的,除了传统的五个大国之外,还有瑞典、西班牙、意大利、巴西、加拿大、倭寇、韩国、印度、伊朗、以色列、德国等等。但是能够研发航空发动机的国家那可就很少了,基本上就是五大国了。

目前航空发动机的制造商基本上集中在四大公司:GE、RR、PW、CFM。

1、GE是美国通用电气公司航空发动机业务部门,研制出了GE90-115B这种世界上目前推力最大的涡扇发动机,单台最大推力达到54吨。

GE9X单台推力达到47吨,是波音777系列机型的发动机系统核心。

2、RR英国罗-罗公司,除了生产航空发动机之外,还生产劳斯莱斯轿车。在航空发动机界RR公司也是相当有名的,针对民用航空市场推出了Trent系列大直径涡扇发动机,成为空客A350、A340、A380等机型的动力系统。

3、PW公司,美国普惠公司(不是打印机的那个惠普),除了给波音和空客提供民用涡扇发动机之外,普惠公司最有名的产品应该就是F119系列军用涡扇发动机了,因为这款发动机的客户就是F-22战斗机。

4、CFM公司,这是美国GE和法国斯奈克玛公司的合资公司,专攻民航发动机领域,目前推出的LEAP-1系列涡扇发动机可谓是最受欢迎的产品,空客A320neo选中了LAEP-1A,波音737-MAX选中了LEAp-1B,C919选中了LEAP-1C。

除了这四家公司之外,俄罗斯的留里卡设计局礼炮(Salut)公司也比较有实力,AL-31F发动机就是该公司的代表作品,苏27到苏35都在使用。此外还有一些航空发动机公司也有自己的特色产品,比如奥地利Rotex公司,虽然不搞喷气式发动机产品,但是在航空活塞式发动机领域还是很有名气了,Rotex914发动机就是捕食者无人机的动力系统。

因此,从市场占有率来看GE、RR、PW、CFM算是世界一流水准的;如果从民用发动机最大推力指标来看GE是最强的;如果从军用发动机性能来看PW公司是最强的。

OK,这个问题就回答到这里了,

对航空感兴趣的朋友不妨来关注老鹰航空吧。


老鹰航空


发动机是飞机的心脏,谁家发动机最强?这是一个有争议的话题,美粉说老美好,俄粉说毛子棒,国粉肯定会说国产牛,鹰鸽认为还是实际装上飞机的型号最有发言权,下面就通过几款战机的实际表现来探讨到底哪家发动机才是最牛的,是真正的No.one。

先来列举近些年几款因机动性而出名的几款战机,比如俄罗斯的苏霍伊家族苏-27、苏-35家喻户晓,美国的F-22、F-35动力系统也不弱,且F-22的机动性有发动机推出来的老梗。上述几款战机在近些年的各大航展上可谓是光芒无限,其中苏-27、苏-35和美国的F-22各自有各自的看家机动绝技,在过失速机动领域表演各领风骚。

从飞机总体设计角度来看,其实苏-27可以排除了,苏-27开启了过失速机动的先河,凭借1989年6月在巴黎航展上的“普加乔夫眼镜蛇”机动动作名满天下,从此以机动性而著称。因为苏-27战机更多是源于其优异的气动布局设计,也就是中央升力体或者翼身融合体设计,并不是发动机的功劳,但是后续的苏-35和F-22可谓是名副其实的依靠发动机而出明的。

美国的F-22隐形战机在2005年服役后惊艳世界,并不仅仅是因为其出色的隐身设计,同时还和其搭载的F119-PW-100型发动机息息相关。为什么这么说呢?因为早期美国宣称F-22战机的气动布局设计升力系数超过了2.0,但在后续的分析中实际测算其升力系数只有1.5,但其1.4的推重比,在1.7马赫的条件下稳定盘旋过载6.5G等一系列引以为傲的技战术数据都不是1.5的升力系数可以达到的,既然气动设计达不到就只能是发动机的功劳了。

F-22发动机单台推力104千牛,开启加力燃烧室可以达到156千牛。正是如此强劲的动力系统,塑造了F-22一个既能杀回马枪又能保证速度的超机动搭动作赫布斯特蹬壁机动。这个动作最初是由德国飞行员赫布斯特想出的,最大难度在于需要强劲的动力上,后来美德在研发的X-31上得到实现,最后被F-22所继承得以传承下来。

正是由于F-22使用两台动力强劲的F119-PW-100型发动机,使得F-22在完成赫布斯特蹬壁机动时转弯半径只有140米,而同类战机在相同的情况下,转弯半径在七百米以上甚至在大速度、高度高的情况下可以达到上千米,这组数据足以说明问题所在。

2013年第50届巴黎航展上,俄罗斯最新的苏-35型战斗机首次亮相,并进行了藐视重力的飞行表演,其中一个在航空界津津乐道的动作就是落叶飘机动;苏-35在矢量喷管的作用下,原地盘旋同时缓缓旋转下降,如同一片飘落的树叶一样。苏-35战机之所以能够轻易做出这种藐视重力的动作,还是得益于其搭载的两台117S型矢量发动机。

那么对于苏-35和F-22两款战机谁都机动性更胜一筹呢?这个问题尚没有一个明确的答案,就如同苏-27亮相之初一度风头压过F-15,但至今两款战机也没有实际交过手,所有的孰优孰劣都是人云亦云。我们可以回到发动机的领域寻找答案。

在国内军方对于苏-35的介绍中曾提及到这样一段介绍,117S型发动机相较其前身AL31F全寿命提升了2-2.7倍,飞行寿命达到6000小时,一次大修延寿1500小时。通过这段有关动力系统的介绍,我们可以看到俄罗斯在117S型发动机才初步算是赶上了欧美的水平,终于摆脱了有关俄制发动机短命的抨击。

通过上述,我们可以清晰的看到美国的发动机不仅仅是动力强劲,同时其在后续的维修保养和寿命上都占据一定的优势,俄制战机更注重于气动设计,结合发动机达到与美制产品媲美或者紧随美制战机之后的局面。

在其五代机苏-57上亦是如此,苏-57计划使用的就是研发中的产品-30发动机,其具有两大优势就是大推力和三维矢量推力,最大推力为16吨,算是超越了F-22的F-119发动机了;但是在这之前美国人已经将推力达到18吨的F-135型发动机装备到F-35型隐形战机上,该型机虽冠以中型机称号,但起飞重量达到30吨,且只使用一台发动机,同步一台发动机即可让F-35具备一定的超音速巡航能力;未来美国计划在2023年左右将该型发动机推力进一步增加至21吨,这与产品-30的16吨相比可谓是大巫见小巫。

从推力角度来看,国内军迷有话说了,我们的涡扇-15的推力可以达到18吨,比俄制产品-30的16吨要大2吨,仅次于美国的F-135发动机,那么理所当然的我国是不是就可以越居世界第二了。其实并不然,首先涡扇-15还在研发中,并没有官方实证已经换装部队;同时国产发动机一直是短板,就算推力提升上去了还要考虑寿命以及维护保养问题指标,我们尚还在路上。

综合上述,发动机领域目前来看客观的讲还是美国占优,并不是吹鼓美国或者添美,美国之所以在近三四十年内牢牢占据航空工业的霸主地位,最主要的还是技术资本积累,这也是美国维持霸权地位的看家手段。俄罗斯航空工业也不差,仅次于美国之后,只不过发展路子不同;至于我国尚需客观看待,路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!


鹰鸽分析


当然是F35肥电的F135发动机,据说推力达到18吨,几年之后还想达到21吨,一看好吓人。性能和数字看着挺威风,但是根据木桶效应,最后还要看效率。

其实F35的F135和F22的F119他们的核心机是一样的,提高一个指标,动一发而动全身,除非材料出现重大进步,否则其他数据就会受到影响。根据有关专家说,F135提高动力提高的是温度,当然对其他部件有影响,也要随着提高。最大推力还要看是不是持续推力,瞬间推理是没有用的,只是表示性能。就像巡航,必须达到10分钟以上才叫巡航,而且是不开加力的。因为开加力是按照秒计算的,如果长时间开加力,发动机会空中停车,后果很严重。

发动机对战斗机也是一样的,只是一个指标,超音速巡航,推重比也只是一个指标。就像当年的超音速客机,那才是真正的超音速巡航。发动机肯定不如现在,但能做到两倍超音速巡航,可见最重要的是机身设计和结构设计以及涂料,发动机的性能只是一个条件。

所以单纯看发动机是没有意义的,只是充分条件之一,而不是必要条件。F135发动机发动机性能提高值得祝贺,还要看总体。



大志远思想空间


那当然是美国的F135和我国的WS15了。有人会指出GE9X等民用航空发动机,但是海事先锋仔细确认了,这个问题是军事类标签,有且只有这一个标签,因此可以确信是想问战斗机发动机来着。


世界上目前最厉害、最强大的战斗机航空发动机就是美国的F135了,他的推力是18吨,蓝星最大,军推也在13吨以上,是其他发动机加力才能追上的。F135发动机一台就等于两台英国罗罗的EJ200战斗机发动机推力之和,他的寿命还很长,在5000小时左右,设计非常精密。但是很多人也指出,这款发动机是美国在F119基础上通过扩大涵道比获得的,因此有作弊嫌疑。


F135发动机美国还在改进,即便已经先进到这个地步,美国也依然希望通过改进材料,提高涡轮前温度,使得F135发动机的推力在2023年可以达到单台21吨左右,届时将会是世界上首款单发推力超过20吨级的战斗机发动机,当然是在加力推力的状态下。这也就意味着,这款发动机一台就会达到两台其它国家大推力发动机的推力总和,性能可怕。


除了F135以外,世界上第二先进的应该就是我国的WS15了,当然,在WS15诞生之前,应该是俄罗斯的产品30发动机。WS15发动机的推力是18吨,和美国的F135是一个级别,是我国航空科技的最高结晶,不过他的寿命比F135略短,因此总体先进性不如F135,但是也足够保障飞机取得和装备F135发动机的飞机同样的性能了。


俄罗斯的产品30发动机已经开始试飞,是俄罗斯空军新一代大推力发动机,具备三维矢量能力和大推力两个大优势,产品30的推力为16吨,只比F135略小,但是这款发动机有三维矢量能力,可以给飞机带来灵活的操控,总体技术和F135比起来各有千秋,但是也是寿命略短,不过也足够使用了。


海事先锋


【asiavikin独立视角】

实事求是的说,还是美国的航空发动机最强。无论是军用航发还是民用的。

军用航发

F119和F135是目前仅有的推比10一级的现役发动机。F119的3+6+1+1的结构目前在世界上还没有相同推力级别的对手,其推比10的底气也正是来源于如此简炼的结构设计。其压气机整体叶盘、高紊流度强旋流主燃烧室头部、浮壁燃烧室结构、高低压涡轮对转、二元矢量喷管等技术随便哪一个拎出来都已经很先进,再组合到一起并能可靠运转,其难度不是一般的大。而从F22的这些年服役的情况看,出自F119的问题并不是很多,也说明了PW公司在小涵道比大推力发动机方面的设计功底是很扎实的。F135算是为了亚跨音速性能而舍弃了部分高速性能的妥协产物:加了一级低压涡轮,以保障对扩容的低压风扇有足够的驱动力。所以,F135的改进重点不在高速性上而在燃油经济性上,所谓F135改进型能使F35超巡纯属无脑的人云亦云。F135的可靠性迄今为止也不错,目前记录的F35各类故障里发动机方面的不是最多的。

民用航发

这方面美国的优势更大些,比如通用电气的GE90是推力最大的航空发动机,最大推力接近60吨。但民用航发还有个适航性问题,美国的航发已经支持波音、空客在天上飞了几十年了,口碑已经很好。关键是民用航空发动机的适航标准都是以欧美发动机能达到的功能和性能为基准的,特别是安全性。民用发动机虽然在泼辣性方面不如军用发动机,但在安全性现在又加上环保性方面的要求极为苛刻,比如ETOPS(双发飞机延伸航程运行)指标从60分钟现在一路提升到180分钟,越洋飞行距离远了,对单台发动机运转可靠性就提出了极高要求。而经济性虽然没有明说,但各个航空公司的算盘可打得贼精。所有这些要求合在一起给后来者拉起了一道非常高的技术壁垒,后来者设计的发动机不能跨越这个壁垒就没有客机愿意使用,自然之前的血本投入也就没有回报。现在中国、俄罗斯实际上都在苦熬期望能早日突破这个壁垒。

所以,无论是军用还是民用,美国的航空发动机水平最高。


asiavikin


对于商用飞机发动机领域,通用电气(GE)、普惠和罗罗是三大寡头式玩家,而实力尤以通用电气最强,尤其是通用电气旗下的GE90-115B还是世界最高推力吉尼斯世界记录保持者。公务与通用航空领域则是通用电气、普惠加拿大公司(P&WC)、赛峰、罗罗等瓜分市场。而军用涡扇发动机则凸显出普惠的江湖地位,罗罗和MTU也在为欧洲下一代战机提供自适应发动机支持,日本IHI也在进行XF9-1的测试。俄罗斯的土星公司也在给苏-57研发“产品30”。以上基本是航发市场的缩影,民用最强是通用电气,军用还要看普惠。

图、正在测试中的通用电气GE 9X

通用电气旗下的GE90的接班人GE9X已经进入了认证的最终阶段,这又进一步夯实了史上最强发动机的基础。CFM国际公司仍是窄体客机最大的赢家,它是737 MAX唯一选配发动机,也是A320neo的配型发动机之一,737 MAX的停飞估计会对CFMI公司造成一定影响。2018年,CFMI公司交付了多达2100台发动机。2018年中期,LEAP系列发动机的产量首次超过了CFM56系列。

普惠则主要发力PW1000G系列齿轮传统涡扇发动机(GTF),它除了应用在A320neo上,还将搭载A220系列客机。2018年普惠交付了750台GTF发动机,这比前一年有了显著提升。罗罗也同样取得了长足进步,它同时赢得了空客A330neo(遄达7000)、A350-1000(XWB 97)和波音787-10(遄达1000 TEN)的发动机选型,而这三款发动机都完成了交付。

中国航空发动机集团(AECC)和俄罗斯联合发动机公司共同为CR929提供发动机方案,但是这还有很长一段路要走。


航空之家


作为飞机的“心脏”,一款发动机的性能好坏是非常重要的,有道是“只要发动机够强板砖也能飞上天”,接下来就来分析分析全球究竟哪款飞机发动机的性能更强!

在战斗机发动机领域,性能最强的应该就是美国F-35战机所用的F-135小涵道比大推力涡扇发动机了,F-135发动机分为两个版本,可以说两个性能都非常强,世界顶尖级别的!

空军版F-35A和舰载机版F-35C所用的F-135发动机,标准最大推力为18吨,推重比为10.5,之后升级改进版最大推力达到了20.4吨,推重比11.7;目前正在进一步增加推力,预计不久后最大推力将超过22吨,推重比接近13,简直是可怕的存在!

此外,F-135发动机的寿命也非常高,达到了6000-8000小时,这是个什么概念呢?这样说吧,基础版的俄制AL-31发动机总寿命为900小时,之后的升级改进版总寿命为1500小时,即便是俄罗斯苏-57所用的的“产品-30”总寿命也没有超过3000小时,所用说差距是十分明显!

不过,俄罗斯的“产品-30”发动机性能还是不错的,最大推力也达到了18吨,并且俄罗斯在推力矢量技术方面“造诣颇深”,从外界情况来看,其轴对称矢量发动机技术是优于美国的!

在目前民航发动机领域,推力最大的当属波音-777客机所用的GE-90大涵道比涡扇发动机了,GE90发动机有两个子型号,推力最大的是GE90-115B,设计最大推力115000磅(约为52吨)已是世界最大,但他它曾经在地面试验时推力达到过127900磅(约合569KN,58.06吨)的推力,创造了航空发动机吉尼斯世界纪录!

波音-777客机仅依靠2台GE90发动机,最大起飞重量就达到了351吨,要知道570吨的空客-A380客机使用了4台发动机,全球最大飞机650吨的安-225则使用了6台发动机,所以从单台效率来看GE90发动机比其他飞机高出不少!

此外,GE90的升级版GE9X发动机也已经问世,虽然推力没有进一步增加,但可节省10%-15%的燃油!


分享到:


相關文章: