近日,一张发动机喷口一明一暗的侧飞歼20照片引起了广泛关注,喷口亮的那台发动机毫无疑问已经打开了加力燃烧室,至于那台暗喷口的发动机,可能有两种状态,一是关机,一是未开加力,如果是前一种情况将是歼20正装备涡扇15试飞的有力证明。

涡扇15最新改进型推力 大涵道比版涡扇15(1)

喷口一明一暗的歼20

涡扇15又称“峨嵋”,是我国专为歼20研制的一种面向未来的涡扇发动机,应用了第三代单晶涡轮叶片、粉末冶金涡轮盘、陶瓷基复合材料喷管调节片、三元推力矢量喷管,全权限数字控制系统等大量黑科技,可以说涡扇15是我国目前最先进的航空发动机,肩负着赶超世界最高水平的重任。

但为了适应歼20超音速巡航和超音速机动的需要,涡扇15采用了0.25到0.38的小涵道比设计。涵道比又称旁通比,是涡扇发动机外涵道与内涵道空气流量的比值。涡扇发动机工作时,空气分两路进入发动机,一路通过由高压压气机、燃烧室和高压涡轮(即核心机)组成的内涵道,另一路进入围绕内涵道的外涵道,两路气流掺混后排出,产生推力。

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涡扇发动机的内外涵道

涡扇15加大涵道比后,就能让更多的气流能量通过外涵道传递,由于外涵气流没有通过核心机,其温度、速度、压力都要小于内涵气流,内外涵气流混合后,就降低了尾喷管排放燃气的温度和速度,也就是说涡扇15加大涵道比后,燃气所蕴含的更多动能和热量被转化为推力,从而将其因小涵道比设计被禁锢的增推潜力释放出来。如F135的涵道比仅仅从F119的0.36增加到0.57,推力就从155.7千牛增加到191千牛,增幅超过了20%。涡扇15的推力比F119还大,其加大涵道比版发动机的推力完全可以超过20吨,与通用电气最新的XA-100变循环发动机推力相当。

这里需要强调的是,涡扇15的所谓加大涵道比是相对于0.3左右的小涵道比而言的,与涵道比动不动就达到5以上的运输机动力系统相比,F135仍然只是“小涵道比”发动机。之所以如此,是因为F35战斗机既要兼顾舰载和短距起降,又要追求超音速,不得不选取0.57这个“折中”的涵道比。

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F35的F135发动机

但我国没有像F35那样的单发重型五代机,且涡扇15大涵道版发动机的高速性能较差,也不太适合六代机。但在21世纪20年代的今天,无论如何不能再犯把发动机视为飞机附属品的错误了,不能仅仅因为没有专门的装机对象就停止发展涡扇15大涵道比版发动机,也不能等涡扇15成熟了之后再去研制它的大涵道比版。

况且,大涵道比版涡扇15完全可以充当无人机或六代舰载机的动力。虽然六代机是一个什么样的最终形态到现在为止还没有定论,至少它仍然是一种主要用于夺取制空权的飞行器,这就决定了优异的机动性仍然为六代机所必需,既然追求高机动,六代机的体积、重量以及航程都会受到严格限制,那么大洋深处的制空权还是要靠六代舰载机来完成。而因起降条件苛刻,六代舰载机要在高速性能和低速性能之间取得一个平衡,那么大涵道比版的涡扇15就派上用场了。至于到时侯搭载六代舰载机的平台,在很长时间内仍然是航空母舰,科幻色彩浓厚的航空母机和空天母舰要成为现实还是非常遥远的。

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高机动性仍为六代机所必需

而且,涡扇15加大涵道比实际上还是用进气量换推力,这是当代涡扇发动机增推的常用手段,没有什么高不可攀的技术含量,相比研制涡扇15本身,其难度还有一定程度的下降。如大涵道比版涡扇15直径加大了的风扇可由两级涡轮驱动,而总压比会有一定程度的下降,如F135的总压比由F22的35降至28,压气机的级负荷也随之减少。因此,涡扇15及其大涵道比版这两种发动机的研制工作完全可以平行展开。

至于XA-100展示的三涵道自适应变循环技术路线,里面噱头的成份居多,有点华而不实的味道。小飞帅个人以为它像曾经的三转子、变后掠翼一样,实用性不大,却使系统空前复杂,可靠性大幅下降,最终很可能得不偿失。从另一个方面来说,如果美帝热衰于变循环,反倒给了我国一个追赶的机会。实际上,传统航空发动机的性能潜力已被压榨到接近极限,想要进一步增加推力和推重比,付出的代价越来越大,要不然美帝也不会在变循环上下工夫。我国应抓住这个难得的喘息之机练好基本功,虽然涡扇15在推力和推重比这样的主要指标上已媲美F119,但在寿命、油耗和可靠性等方面与后者还有很大差距,只有把这些基本的功课做好,才能更从容的应对下一代航空发动机的竞争。

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变循环发动机

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