新加坡航展公开了两个重要信息,一个是WS-19的最大推力已经接近12吨,已经跻身全球顶尖航空发动机行列!另一个是歼-35的发动机确定是WS-19,按这个推力计算,歼-35的推重比超过F-35已成定局。
涡扇-19跻身全球顶尖发动机行列:中推已挤入大推门槛
相信很多朋友都不太清楚涡扇-19在新加坡航展上公开数据到底代表什么水平,根据新加坡航展的介绍,涡扇-19的最大推力在25000至26000磅,简单换算一下就是11.3吨~11.8吨,这么说吧,当年给歼-20试飞以及早期适配的发动机AL-31F的最大推力只有12.5吨!
要知道歼-20是一种最大起飞重量可以达到37吨的五代重型隐身战斗机,歼-20在验证试飞阶段实在是没有发动机可用,涡扇-10发动机尽管已经定型,但是存在比较大的问题,甚至多次出现 “喷零件”“空中异响” 等严重故障,导致歼-20试飞阶段只能选择AL-31F凑合了事。现在的涡扇-19中推发动机的最大推力都竟然已经接近12吨,基本就跨进大推门槛了,真是今非昔比!
先进中推:涡扇-19已经处在全球顶尖水平
所谓的中推就是中等推力涡扇发动机,航空涡扇发动机推力等级划分,加力推力范围在4~10吨左右的都属于中推,而超过10吨的一般都归类到大推,主流大推的发动机一般都在12~20吨左右。所以从这个推力划分这个角度来看,涡扇-19还真是一只脚跨入了大推的门槛了。
那么这个推力在全球中推中大概处在什么水平呢?全球最著名的中推发动机有美国的F414、欧洲 EJ200、法国M88以及俄罗斯 RD-33,都来看看这些发动机到底在什么水平:
- 美国 F414-GE-400:最大推力97.9kN(约 9.98 吨),推重比9.5,涵道比0.46,适配机型F/A-18E/F、EA-18G、KF-21、JAS-39E/F;
- 欧洲EJ200:最大推力90kN(约9.1吨)推重比≥10,涵道比0.4,适配机型EF-2000 “台风”;
- 法国M88-2:最大推力75kN(约7.5吨)推重比8.8,涵道比0.3~05,适配机型阵风
- 俄罗斯RD-33/93:最大推力81.4kN(约8.3吨),推重比7.9,涵道比0.49,适配机型米格 - 29、FC-31(RD-93)
对发动机有些了解的朋友看这些数据基本上也有数了,对比发动机优劣,看涵道比、最大推力、以及推重比,这三个指标缺一不可。那么涡扇-19的涵道比和推重比又是多少呢?目前还没有官方准确数据,不过媒体基于公开报道猜的数据大致如下:
- 涵道比大约为0.5左右;
- 推重比大约在10.5~11左右;
这个涵道比属于中等涵道比,涡扇-15是大概在0.25左右属于小涵道比,这个涵道比兼顾亚音速巡航效率与超音速机动性,比 EJ200(0.4)、F414(0.46)略高,利于降低巡航油耗。属于第四代中推,综合性能是全球中推发动机中最优秀的。
EJ200
推重比大家应该很清楚了,前年底去年初爆出的F119发动机推重比造假让大家对这个数据有了彻底的认识,所谓的推重比就是发动机的最大推力和重量之间的对比。F119早期宣传数据推重比是10,发动机干重为1769千克,最大推力大概在17吨左右(WIKI当年资料)。
但在2024年6月份,WIKI资料突然把F119的干重从1769千克修正为了2268千克,这个推重比从之前的9.9下降到7左右,其中的关键就是各方对发动机干重的标定不一样。最后这个事情还把F135(F-35的发动机)推重比造假也牵扯进来了,事情闹的几乎全球皆知。至于媒体为何要如此宣传,那当然是对自己最有利的数据了。
那么涵道比呢?这个涵道比指的是涡扇发动机的外涵道流量与内涵道流量的比例,越大则表示这台发动机适合低速省油的工作状态,应用范围偏向军用运输机以及客机,越小则表示越适合战斗机以及高速飞行器,就如前文所说的,F-22的发动机F119的涵道比在0.25~0.3左右,歼-20的发动机WS-15在0.25左右。
发动机的外涵道和内涵道
涵道比越小,推力越大的发动机难度越高,大概就是这个方向!当然在发动机领域,没有绝对的容易,比如大涵道比大推力发动机,适合客机的类型难度也非常大,不过呢这个难度的方向不一样,比如省油,更经济更安全等,并且有些数据是无法短期验证的,比如安全,需要超长时间的工作时间才能验证。
歼-35推重比超过F-35!美六代机为什么要鸭翼?
歼-35的缩比模型在新加坡航展上展出,尽管这只是一个模型,但其存在已经无法让全球媒体对其忽视的程度,因为歼-35系列是目前全球正在量产的第三款五代机隐身中型战斗机,有舰载版也有陆基版,其设计指标等基本就是对标并超越F-35去的。
尽管美媒一直在吹嘘F-35的优秀性能,但就连外媒也开始意识到,浑身“青筋暴起”的F-35的飞行性能以及隐身性能很难与浑身光滑、线条优美的歼-3对比,特别是近些年爆出F-35战斗机航程太短、散热功率不足、维护成本太高,妥善率太低等各种缺点。
这次的涡扇-19性能数据给出后,又出现了一个话题,F-35和歼-35的推重比对比,F-35的适配的是F135发动机,以F-35的陆基版F-35A为例,拿出数据做下对比:
F-35A搭载的是普惠F135‑PW‑100涡扇发动机,军推128千牛(13.06吨),加力推力191千牛(19.5吨),涵道比0.57,F-35A的最大起飞重量为31.7吨
涡扇-19的推力就算以11.3吨的最小值对比,2台就是22.6吨,歼-35A没有官方公开的数据,不过据公开报道的数据是歼-35A(陆基空军版)最大起飞重量在30~32吨左右,毕竟都是中型机,两者差不了多少。
F-35A的推力为19.5吨,而歼-35A的推力为22.6吨,最大推力差距超过3.1吨,这个差异就相当大了。当然也会有网友认为,现代空战已经到了不讲究推重比,不需要空战格斗的时代了,那么问题来了,如果两者各自不用高机动性的空战格斗,仅仅以空空导弹对决,那么双方到底谁会赢呢?答案似乎不用公布了,很明显就是歼-35A!
原因很简单,F-35A只能用AIM-120D空空导弹,这种极限射程只有160公里;而歼-35A可以挂载PL-15超远程空空导弹,射程最大可以达到300公里,即使按200公里算,对F-35A的AIM-120D的空空导弹来说也是绝杀级别的。
扯一个比较远的话题:美六代机为什么要鸭翼?
从涡扇-19发动机聊到美国的六代机,是不是有点偏题了?答案是真没有!因为大家都发现了,美国的六代机是有鸭翼的。鸭翼在三代机四代机非常普遍,比如阵风、台风、鹰狮、中国歼-10等都是鸭翼版;五代机也有,比如中国的歼-20。
欧洲台风
但是中国到目前为止已经公开露面的三款六代机都没有鸭翼,也没有尾翼,为什么美国的六代机F-47就有鸭翼呢?这是一个相当令人深思的话题,我们先不讨论隐身性能的问题,当年美媒宣传鸭翼隐身性能差,结果现在被打脸了。中国也验证了鸭翼对隐身性能影响很低在可控范围内,所以放心大胆的用鸭翼。
那么中国的歼-20当年为什么要用鸭翼呢?答案是发动机用的AL-31F,推力真不太够,并且歼-20又是一款重型五代机,有超音速巡航的需要,必须要小展弦比!上文各位也看到了,差不多就用中推发动机去设计制造一款小展弦比的重型机,这不是难度的问题,而是怎么样让其在足够短的距离内飞起来!
对了,鸭翼就是干这个用的!稍微有点空气动力学常识的朋友都知道,飞机的抬头力矩除了机翼迎角增升的自然抬头外,就是水平尾翼向下偏转给予的抬头力矩。整机升力足够的情况下,水平尾翼向下偏转损失点升力没所谓,但在捉襟见肘的歼-20设计上就成了大问题。
鸭翼抬头给的是正升力,相当于机体前半部分还有一个小翅膀增升!另一个是歼-20集体侧面的边条涡增升,两个相加基本就解决了歼-20在保持足够小展弦比的情况下达到足够的升力问题。当然这个鸭翼的作用绝不止这么简单,除了增加机动性外,还意外的在超音速机动中能非常有效的抑制抬头力矩,也就是超音速配平。
超音速气动与亚音速差异很大,在超音速条件下飞行器的气动中心向后偏移,激波会改变机翼表面的压力分布,气动中心会大幅后移(可后移至机翼弦长的 50%~60%)。此时一般需要水平尾翼偏转以给出低头力矩,这就是超音速配平。
各位会发现F-22的水平尾翼支撑超出发动机大约2米多,为什么要后移那么长?就是因为F-22机体过短,在超音速巡航中水平尾翼无法产生足够的身故平衡抬头力矩,只能加长水平尾翼的尾撑,同样的为题在F-35上也有,不过F-35的“超音速巡航”只在冲刺时达到,问题不如F-22更严重。
所以歼-20的长机身、鸭翼就是为了超音速机动设计的,所以有资料分析,超音速机动歼-20完胜F-22,这个是气动设计决定的,发动机再牛逼也没用,况且现在的歼-20发动机也比F-22牛逼了。
歼-20的鸭翼是解决发动机推力不足用的,美国的六代机鸭翼又是干什么用的?鸭翼的用途上文已经说很清楚了,两个用途:
- 增升:解决发动机推力不足;
- 配平:解决超音速巡航中抬头力矩问题;
在这两大作用下,F-47到底是哪个用途呢?假设去年3月份在白宫公开的F-47图是准确的,那么F-47基本会是一架最大起飞重量与F-22差不了多少的战斗机,两者数据应该非常接近,按美国通用和普惠的变循环发动机XA-100和XA-101的数据,按理应该不会推力不足的,当然这个问题不能排除。
而另一个作用呢?就是F-47对超音速巡航有比F-22更高的要求,美国人已经发现F-22的超音速配平能力已经不足以应付更高的巡航速度,那么唯一的办法就是增加鸭翼配平,这个理由是站得住脚的,因为美国人发现歼-20的超音速配平能力绝对优秀。
但是一个非常尖锐的问题出来了,为什么中国的六代机就不需要鸭翼呢?这个问题确实有点不好回答,因为极有可能会通过前缘襟翼偏转以及主翼后缘偏转解决,或者两者结合,这可能是歼-36的解决方式;而歼-50似乎是通过全动翼尖来解决!
这两种气动设计都非常激进,需要大量的风洞时间来测试,简单的说中国一直都在打有准备之仗,而美国匆匆上马,只能拿个成熟方案,当年中国歼-20出来后美国人应该抄过作业了,所以有点技术储备,但却在六代机上没有储备,结果呢这次赶鸭子上架,把抄的作业拿出来交差了。
美国军迷对这玩意儿很不满意
这才是他们想要的
这可被美国那帮军迷给骂死了!中国的六代机都没鸭翼,先公开,先试飞也就表示掌握了六代机事实上的标准定代权利,有鸭翼和尾翼的就是“进化不完整”的六代机,只能算五代半!美国在六代机上的话语权基本就没了,这也是美国空军没落的标志性事件之一。