中美航发差距又扩大,涡扇15推力、油耗和高速性能均逊于XA100?
随着中美六代机项目曝光在媒体前,现在又有一个比较受大众关注的目标出现了,那就是航空发动机。
在五代机还在大行其道的时候,各国就猜测六代机上使用的航发将是变循环发动机。
在当前中美已经曝光的信息中,貌似美国的变循环发动机进展要更快一点。其研发的变循环发动机——XA100在2020年12月到2021年3月首次完成测试,并宣称达成了所有测试目标。
美国XA100发动机
那么美国XA100变循环发动机的成功测试,是否说明中美两国的航发技术进一步拉大了呢?它相较于目前我国现役最先进航发涡扇15来说,又有哪些优势呢?
不能起决定性作用其实美国航发技术领先中国很正常,毕竟美国在航发技术上早发展了这么多年,有更多的技术积累。
现在美国比中国先完成变循环发动机的测试,拉大中美航发技术差距也是正常情况。
XA100发动机进行技术测试
不过对于美国先搞定变循环发动机的测试,我们也不用太悲观。
其一,美国的变循环发动机要想服役没那么快。
当年美国给F-22战机研发F119型航发,从第一次完成地面测试到第一台量产发动机交付,前后花了8年时间。
现在美国这台XA100发动机在第一次完成地面测试的时候,连军方正式编号都没有,更多的是技术验证性质的产品。
也就是说,XA100变循环发动机相较于F-22在用的F119型航发,技术积累更薄,理论基础更欠缺。这意味着XA100发动机的研发需要比F119更长的时间。
就算一切顺利,XA100发动机的研发时间都不会短于F119型航发。更大的可能,是这款航发需要远比F119发动机更长的研发时间。
我们就把XA100发动机的研发时间往短了算,算它只需要8年就能完成研发并服役。那么从其第一次在2021年3月完成测试,用8年完成研发后,也要最快到2029年才能开始交付。
如果考虑到正常的工程学发展,XA100能在2035年之前服役都算“烧高香”了。
所以美国的航发技术虽然对比中国有领先,但美国的优势并没有很多人想象的那么大。
美国的航发技术领先没有大家想象的那么大
其二,美国这台XA100发动机的优势,也并没有大家想象的那么明显。
根据GE公司自己的说法,XA100型航发相较于传统的涡扇发动机,推力提高了10%,燃油效率提高了25%,散热量增加60%。
相较于F119型发动机增加25%航程和10%的推力,有提升但是并没有决定性的提升。
因此,在涡扇15这款略胜于F119的发动机面前,XA100在油耗、推力、高速性能方面或许还有优势,但应该不大。
F119型航发
事实上变循环发动也并不是什么新东西。上世纪60年代服役的SR-71侦察机上,用的就是类似于变循环发动机的东西。
SR-71侦察机用的普惠J58发动机,在设计上是将第4级压缩机后20%的气流,通过“六根外管”直接送到加力燃烧室,算是比较早期的“变循环发动机”。
普惠J58发动机
之后美国又搞出了YF120发动机。这款发动机多采用了一套用核心机驱动的风扇,采用了“双外涵结构”。
YF120发动机
再然后就是美国现在搞出来的XA100型航发。所以变循环发动机发展到今天,算是已经进入第三代了。
它是一款早在上世纪60年代就开始发展的发动机技术路线,并不是一款在技术上获得了革命性突破的新东西。
中国也在发展变循环发动机其实对于变循环发动机,我国现在也有技术发展。
《中国科技奖励》期刊早在2018年的一期,就发布了关于我国完成变循环发动机技术论证的报道。所以我国要想研发变循环发动机的话,其实也有技术基础。
相关期刊截图
按照当前我国的航空发展,我国未来服役六代机可能会先用和歼-20一样的涡扇-15型航发,然后慢慢换新一代的航发,也就是变循环发动机。
事实上美国研发XA100型航发,最早的目的是“挽救”F-35战机。
F-35战机因为设计问题,在速度以及机动性方面的问题太大。所以美国希望用更先进的变循环发动机替换F-35身上的F135型航发,解决F-35机动性不足以及速度较低的问题。
美国最早是打算将XA100用到F-35身上
但正如我们上边说的,XA100相较于传统涡扇发动机在性能指标上并没有革命性的提升,其提升的25%航程和10%推力救不了F-35战机。
现在美国提出要研发六代机,美国六代机可能成为XA100航发的最大受益者。
美国六代机将成为XA100的最大受益者
但同时因为变循环发动机的技术基础太薄弱,美国要研发变循环发动机需要很长时间。到时候美国也可能出现六代机比XA100先出来的情况,那美国六代机自然也只能先用F-22战机用的航发,或者是F-35战机用的航发。
“下一代发动机还有震爆发动机”此外说到“下一代发动机”,其实也不只有变循环发动机,还有震爆发动机。而美国六代机——F-47战机在宣布研发后,就有观点认为F-47最终会采用震爆发动机。
相较于变循环发动机,震爆发动机能提供更大的推力,并且更能适应高空空气稀薄的环境。
震爆发动机概念图
而在震爆发动机领域,就是中国的发展比较快了。
在2022年11月的珠海航展上,中国就展示了斜震爆发动机的一体化概念机。之后国内不断有相关技术专利被申请,比如说2025年4月,我国国内的清航空天(北京)科技有限公司就通过了“一种连续旋转爆震发动机”技术专利。
所以当前中国在震爆发动机领域的技术基础更牢固,发展更快。对中国来说,变循环发动机并不是唯一的选择,我国六代机也可能先采用涡扇-15,然后升级成震爆发动机。
中国两款六代机概念图
并且震爆发动机还是一种“极端适应空气稀薄条件的发动机”,这意味着装备这种发动机的战机有成为“空天一体机”的潜质。
当中国六代机装备震爆发动机,有可能具备从地面上直接飞到亚轨道空间,以及“太空作战”的能力。
信息来源:
【1】金融界·《清航空天取得连续旋转爆震发动机专利》
【2】澎湃新闻·《中国航展|高超领域的“黑科技”:斜爆震发动机惊艳亮相》
【3】看航空·《F-47将采用爆震发动机?仍面临重大挑战》
【4】环球网·《美媒热捧新一代航空发动机,美军准将“泼冷水”:现有F-35不适用》
【5】航空动力期刊·《首台XA100自适应循环发动机完成测试》
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