歼20有了矢量发动机后会怎么样?

兵器次元火炎焱燚


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大推力矢量发动机对歼20战机至关重要,是关系到歼20 能否完全达到隐形机具备的4S标准的最终决定性因素。歼20战机本身的气动设计是很优秀的,鸭式布局会明显提升战机的机动能力。特别是在近距离对抗中,使得歼20拥有了更大的可控攻角。前不久歼20的总设计师杨伟,在节目中也提到了鸭翼的问题,并谈到从目前情况看,鸭翼能够弥补发动机动力不足的问题,如果大推力发动机的问题能够彻底解决,歼20会真正发挥它的潜力。

先说为什么歼20一定要用矢量发动机,而且最好是二元矢量喷管。歼20目前正在用的发动机实际上也是矢量发动机。但其矢量喷口较小,不如俄罗斯苏35使用的AL-41升级版发动机的矢量喷口大。发挥的效率不如苏35高,且由于鸭式布局本身中心偏向后部,矢量喷口的控制力矩更短。对歼20来讲,需要更强的矢量推力才行。有了更好的矢量推力发动机,歼20的滚转和盘旋会更快,有一定的失速风险。这时候鸭翼的价值就体现出来了,鸭翼可以更好的控制飞机的机动动作,让飞机实现超高难度的机动飞行。但这一切的前提是发动机要推力足够大,且使用二元矢量喷管。

目前中国和俄罗斯还未能掌握二元矢量喷管的技术,这种喷管也叫非轴对称喷管。这种喷管能产生超环量效应,从而提升飞机整体的升力。目前的天空三巨头里,苏57和歼20都属于涡流增升型,而f22属于超环量增升型。从飞行性能上讲,目前还没有飞机能够达到f22的水平。歼20的鸭翼对隐身还有一些不良影响,但目前采用鸭翼,除了可以弥补发动机的不足,还为以后的提升创造了条件。F22为了实现高度的隐身牺牲了一部分性能提升的空间,如果歼20换上了更好的发动机,它就真正具备了超越f22的能力。


兵说


一旦歼20拥有了矢量发动机,会强大到爆表,真正稳固世界第一的作战性能。

图为歼20战斗机换装二维矢量发动机的设想图。


目前,世界上已经服役的五代机只有美国F22和F35还有我国的歼20三款五代机,其中只有F22拥有矢量发动机,当然,在四代机里也有苏35这样的战斗机拥有比F22的矢量技术还先进的三维矢量发动机117S,但是目前五代机里已经服役的三款战斗机确实只有F22有矢量,而且还只是二维的,F35的三维矢量技术只是在起飞和悬停时可以使用。

图为我国正在歼10B上测试的三维矢量发动机。


如果歼20拥有了矢量发动机,那肯定是我国已经开始在歼10B战斗机上开始测试的一款三维矢量发动机,一旦我国真正把这款发动机装备上了歼20,那么歼20将会在机动能力上提高很多。歼20原本就有全动垂尾和差动鸭翼,在飞机的机动能力上有着很好的表现,也不比F22和苏57差,但是一旦拥有了三维矢量发动机,歼20将会在矢量机动上有所斩获,也会缩小瞬盘和稳盘半径,提升爬升率等指标。

图为目前全球唯一的三维矢量发动机117S,装备在苏35上。


最后,歼20今后必然会更换发动机,也肯定会拥有三维矢量发动机,因为涡扇15已经在研发中,核心机已经交付,而三维矢量尾喷口也开始在歼10B上安装测试了,一切都会很快的。


海事先锋


这个要看用上何种矢量发动机,如果是涡扇10改,那也只能提高下机动性,如果装上全新涡扇15就会有革命性的变化。



网上曝光的矢量推力喷口

前几天在网上曝出的国产矢量发动机,如果不出意外的话,应该是涡扇10改进型。简单一点讲,就是将涡扇10的喷管替换成具有矢量功能的喷管,其它部件不会有太大的改动,推力和涡扇10发动机的推力也是一样的。

网上曝光的图片显示,我国矢量发动机采用的技术是轴对称矢量喷口。这种喷口结构简单、增重小 、可以提供各个方向的矢量推力、最重要的一点是推力损失小,推力损失不到3%,损失一点推力换来机动性的提升,这笔账还是比较划算的。

图俄罗斯“产品30”矢量推力内部结构

歼20这种重型四代机,使用涡扇10发动机,一直有小马拉大车的感觉,两台涡扇10最大只有25吨的推力,还赶不上飞机的重量。不开加力进不了超音速,也不能实现超音速巡航,不能不说是很遗憾的事。

歼20的气动布局,使其非常好的机动性,飞行员“张昊”曾经评论:“一旦进入超音速,就是它的天下!”

歼20最终还是要装上国产涡扇15发动机,最大推力达到19吨以上,轻松实现超音速巡航。这样歼20的机动性就可以得到最大程度的发挥。涡扇15发动机肯定是具备矢量推力的,如果推力富裕较多,完全可以采用F22的二元矢量推力喷口,隐身性将得到更大幅的提升,二元矢量喷口阻力小的特点也可以让歼20更容易实现超音速巡航。


图与F22相比歼20具备后发优势

这时候的歼20才是完整意义上的4代机,完全具备四代机的4s标准(隐身,超音速巡航,超视距攻击,超机动性)。再加上歼20原本就具备更优秀的气动布局,更大的弹舱,更远的航程。我认为歼20到时候可以问鼎全球最强战斗机。

F22的二元矢量推力喷口

我个人认为,在发动机推力允许的情况下,应当坚持走二元矢量推力的路线,隐身和超音速巡航能力诱惑实在是太大,让人无法放弃。


一坑四弹


“黑丝带”歼20如果换装了矢量发动机的话,除了具有低速下的超强机动外,还有至少三个大用途:

1.短距起降。滑行起飞时,矢量发动机会通过偏转喷管,可让战机提前抬起机头,从而让战机尽快离地,缩短滑行距离。

2.有可能取代尾翼。矢量发动机不再只是提供推力,因为当其喷口偏转时,瞬间产生一个力矩,可控制飞机的俯仰、偏航、横滚等机动。那么就可能代替飞机上的垂直尾翼。在现阶段只能减小战机尾翼的面积,而未来,它甚至有可能完全取代尾翼。所以未来歼20出现了无尾翼版本大家可不要惊讶哟。


3.超音速巡航时减少阻力。在超音速巡航时飞行姿态的控制主要由机翼和尾翼完成,隐身飞机为了获取隐身效果会减小它们的面积,同时也就意味着减弱了对飞机稳定性的控制。但是矢量发动机通过偏转喷管,让一部分推力转化为对飞机的操纵力。因此,矢量推力技术可让战机的机翼和尾翼设计得更小,这能有效减小超音速巡航时的阻力。

综上,如果矢量发动机真上了歼20的话,那么歼20一定会出现一个新的型号----歼20B的!

现在网上很多人都在关注发动机的换装,W君还要和大家说其实相对应的飞控系统也会改写几千行源代码的,这才是中国军工人的骄傲!

和大家分享一份旧新闻。早在2014年,国内最新的五自由度变稳飞机飞行控制技术已在地面试验台建成。5自由度变稳控制能力是在3自由度(俯仰、滚转、偏航)3个方向进行变稳定性模拟的基础上,增加了直接升力和自动油门控制功能,可完成诸如航迹飞行特性、大包线飞行特性、升力特性模拟等多种飞行任务的空中模拟试飞课题研究,可满足现阶段及后续各类先进电传飞机空中飞行模拟需求。当时这个平台就是为矢量发动机上飞机做出的技术储备。前段时间的歼10换装就是证明了其飞推一体技术的可靠性。


军武数据库


这样说吧,现在的J-20在基本飞行性能上相比F-22还有较大的差距。这是因为配套的WS-15还未装机,也没装矢量喷管。但是,如果未来J-20能够装备WS-15以及二元矢量喷管,注意是二元,像F-22那样的。届时,J-20在基本飞行性能上有望在大部分参数上超越F-22。

4S指标中的超音速巡航和超机动性,目前J-20都没有达到。

WS-15装机后能达到超音速巡航的指标,而矢量喷管装机后能达到超机动性,二元矢量喷管是最终目标,能够进一步提高J-20的隐身性能,加速性能以及机动性。

很多人应该不知道的是,二元矢量喷管相比轴对称喷管,发展前景要大的多的多。

引用一下这篇北航论文吧。

二元喷管不仅能够通过与后机身的整体设计配合依靠面积率减少飞行阻力,还可通过产生超环量效应提高升力,从技术原理层面是一种非常优越的技术。

不过因为技术难度极高,所以中俄一直没有发展出实用化的二元矢量喷管。目前国内研发团队的重心是AVEN喷管,也就是前段时间J-10B试飞装的那种。

为什么说J-20装备二元矢量喷管+WS-15之后飞行性能能在大部分参数上超过F-22呢?

因为从技术分类上讲,J-20和Su-57目前属于涡流增升型,而F-22,YF-23属于超环量增升型。F-22和YF-23之所以会选择通过二元喷管的超环量增升提高机动性满足设计要求,是因为ATF计划时期,反隐身技术的发展还不是那么成熟,所以当时对飞机隐身性能的要求极高。

边条无法与机翼前缘平齐,对隐身性能有影响,而鸭翼会直接影响到整机的隐身设计,所以F-22和YF-23都没有选择在四代机上广泛运用的涡升力,而选择另辟蹊径。

也就是说从气动外形设计上来讲,F-22实际上并没有达到已有技术成果最大化这一要求。相比于后来的J-20和Su-57,其在涡升力上的技术应用也不多,而未来装备二元喷管的J-20将是真正的集大成者。


贞观防务




航空发动机是衡量一个国家航空航天工业的一张里程碑式的大国名片,没有之一,尤其是当前第四代矢量航空发动机!



目前,美国和俄罗斯是世界上最早能够研制生产并服役矢量航空发动机的国家。美国的F-22战机装配的是二维矢量航空发动机,也就是可以上下调节,苏-57装配的是三维矢量航空发动机,比二维更具优势。

而中国的歼-20战机装配的是第四代矢量航空发动机。



科普:

矢量航空发动机并不能为战机本身提供一丁点儿的额外推力,但是与普通的涡扇发动机相比,矢量航空发动机的尾喷口能够产生一定的偏转。

航发所产生与战机首方向不同的推力,在这种状态下,最直接的特性就是战机的推力不必再单一的依靠重心,哪怕是战机在亚音速飞行或者大仰角的状态下也能使战机获得额外推力来提高战机的机动性能。



那么,歼-20在装配了官方指配航发WS-15之后,其又会发生什么变化呢?

推力变化

歼-20在装配WS-15矢量航空发动机之后最直观的变化就是推力可以达到18吨左右,也就意味着在不开加力的状态可以实现不低于1.5马赫的超音速巡航。

战力变化



据业内专家称,歼-20在未装配WS-15航发之前只能说具备了初始战斗力,而当前歼-20已然装配了WS-15矢量航空发动机,其战斗力至少会比上一代航空发动机的战力提升1倍以上,也就是完全具备了压制和秒杀F-22、F-35的能力。

型号变化



歼-20战机从2013年装配117S航空发动机,2014年装配AL-31系列航空发动机,近两年装配国产WS-10B航空发动机……直到近期,又换装了其指配航发WS-15,说明歼-20在矢量航空发动机领域的测试和数据收集工作已进入尾声,即将面临最终的定型和后续的升级。待升级完成之后必然会衍生歼-20A/B等新的型号。



综上所述,歼-20战机在换装了中国第四代矢量航空发动机之后,势必会成为世界上最最顶尖的四代隐身战机,在这一点上毋庸置疑!


墨墨观察


其实j20最主要的还是缺少一款动力充沛的发动机,矢量不矢量都是次要的。如果有美国人技术,就j20那身板,在改尾部隐身。那隐身就不多说了,就航程和载弹速度就能让人吃惊。在没有矢量发动机,j20有鸭翼爬升也是不弱的。如果有矢量发动机j20会在战斗中会更快占据有利的形式的。 但是你要知道矢量发动机的弊端,在凭借矢量发动机做出超高动作时候速度大幅度降低,所以不要依赖矢量发动机。

打个比方,印度与美军作战时候,美军没有矢量把印度引以为傲的矢量喷打爆了。因为印度太过于依赖矢量,所以美国人以快打慢,最后还是输了。

所以一句话,矢量虽好,可不要太依赖啊。



WHLL涵


(收敛片可调式的矢量发动机)

目前歼20所试验的矢量发动机,属于在收敛片可调式喷口。这与苏35的117S发动机转动整个喷口完全不同,可调收敛片的优势在于结构重量轻、利于设计隐身、推力损失小,而117S转动整个喷口的优势在于偏转角度更大、设计简单、可靠性高。

(鸭翼在大迎角机动时会先于主翼失速)

歼20使用矢量发动机后,首先可以大大提高歼20的可控迎角范围,众所周知鸭式布局飞机在大迎角机动时,鸭翼会先于主翼失速,会自行产生低头力矩强制飞机改平,这造成鸭式布局飞机虽然不易因为大迎角机动而整机失速坠毁,但是鸭式布局的最大可控迎角往往不如常规布局飞机。在近距格斗空战中歼20拥有了更大的可控攻角,将更好的发挥出大离轴格斗弹的威力。

矢量发动机还会提升歼20的滚转速率、瞬时盘旋角度,提升机动性能。但是频繁使用矢量喷口带来的推力损失会降低歼20的持续盘旋能力,这点需要谨慎。在超音速机动时,由于鸭翼有很大的配平任务,此时矢量喷口可以代替鸭翼进行配平,彻底解放鸭翼进行机动控制,歼20的超音速机动能力也将大大提高。

(歼20的矢量发动机效率不如苏35的高)

歼20目前的矢量发动机偏转喷口较小,不如苏35的矢量喷口大。因此歼20的矢量喷口的效率比较低,并且鸭式布局飞机天生的重心靠后,矢量喷口的控制力矩比常规飞机短,因此矢量推力的效率也比较低。因此矢量推力对于歼20来说有一定的性能提高,但是提升范围不大,聊胜于无。


军情解析


在辽宁航展上,军迷们惊喜地见到了我国国产五代机歼20的机尾部位有了菊花般层叠的矢量喷管,这代表着歼20终于拥有了自己的矢量发动机,终于成为了名副其实的五代机。那么矢量发动机对于飞机来说到底是多大的进步呢?美国的先进战机f22猛禽和f35闪电都装有矢量发动机,而这发动机对于优秀的五代机来说更是如虎添翼,如同歼20一样,带来的性能进步是不可忽视的。

在网上,很久之前就有说法:歼20并不是真正的五代机。因为她并没有矢量尾喷,所以无法做到五代机中的超机动指标。矢量喷管并不比普通发动机,它可以直接调整尾喷口的角度,来在实战中获得更好的机动性。现代空战虽然不需要战机近距离狗斗,但是如果敌方战机已经雷达锁定了你,你需要经过机动来脱离锁定或者摆脱敌机发射的导弹。在这种情况下,矢量发动机比普通的发动机优秀太多。

并且,矢量发动机的制造其实非常困难,需要优秀的飞控设备,并且在矢量尾喷管活动时,其结构要承受上千度的高温,所以需要非常优秀的工业能力才能生产,所以自产矢量发动机也是对一个国家综合国力的考验。并且,矢量发动机还具有二元性能,即为发动机尾喷管可以合拢进行反向助推,在条件不好的野战机场进行降落时可以缩短降落距离,也可以让五代机更为轻松的在狭窄的航母飞行甲板上降落。


水镜晓先生


会改善低速性能,但是由于调整幅度有限,作用不明显,指望秒天秒地算了。不过由于付出的代价也低,是个不错的甜点。

我们走的是AVEN(轴对称矢量喷管)矢量模式,这种代价小,构造较简单,不过调整范围和幅度小。AVEN矢量模式是直接对发动机喷管整流片进行调整,在原有地位收缅-扩散喷管基础上提高控制环和动作筒活动范围,改变各调节片方向实行矢量控制。这种模式结构空间和重量代价很少,方便改装。


但是这种矢量模式调整范围有限,之前公布是全向20°的幅度,对于机动性能的改善幅度有限。属于实行“飞(控)火(控)推(力)一体化”设计后的饭后甜点。我国的AVEN矢量早已成熟和各种公开展示过,只不过受制于可靠的FADEC(全权数字控制)发动机,所以一直没有实用化,目前实现FADEC的太行B在2016年通过验收,加装AVEN也是顺理成章的事情。

毛子的推力控制型矢量发动机,最高级也性能最强,相当于在整个发动机喷管前装了个万向头,可以实现全向60°调整。
F-22的F119发动机2D-CD矢量模式只能上下60°调整,而且结构重量和代价更大,不过利于隐身。

实际上对于战斗来说,加装矢量发动机是一把双刃剑,推力控制获得更加机动性能的时候,也造成推力损失,飞行性能下降。特别是欧洲国家是反矢量控制的代表,英国EJ200发动机早就进行了AVEN矢量喷管的测试,但认为还是利大于弊没有安装。


台风击败F-22的
对抗演习中,德国飞行员特别提到F-22飞行员开启矢量后导致推力下降,能量下降导致最终被击败

特别是对于以突出超音速性能为主的第四代战斗机来说,推力损失的负面效果远比略微改善性能大。但是矢量发动机对于改善低速性能效果非常明显,对于提升亚音速格斗性能有所帮助。

但有一点要提醒的是,矢量发动机对于起降性能改善,以及临界失速前的低速机动性能调整有很大帮助。而在一个领域对于这些性能非常看中,那就是舰载机。美国海军研究舰载机低速要求是能够在260公里时速下,在海平面高度能进行1.5G的机动调整,这要求对于一大票追求超音速机动性能的第四代战斗机来说是巨大的困难,所以如果四代重歼想要上舰的话,上矢量是必然选择。


至于进度上,虽然带AVEN矢量的太行B已经在歼-10上试验了,没有AVEN矢量的太行已经在歼-20上研究“飞火推一体化”的控制软件编写。但是个人觉得不大会直接在歼-20上使用。因为歼-20的目标发动机是涡扇-15“峨眉”,而不是太行B,要加矢量也应该在峨眉上,这样换发后难免控制率又要重复编写,造成较大浪费,最多进行研究,真是更换安装还是要等到涡扇-15。