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F35裝備的F135發動機堪稱神器!我國航發同美國的差距仍然很大

最近很多網友對F35C掉海里這事拍手叫好。然而,高興之餘我們也要保持清醒,知己知彼才百戰百勝。儘管F35C有很多毛病,美國海軍甚至一度寧願繼續購買F18也不要F35C,但是不可否認,它裝備的那臺F135小涵道比渦扇發動機簡直就是神器。

F35裝備的F135發動機堪稱神器!我國航發同美國的差距仍然很大


F35C墜海照片

一、F135-PW-100基本概況

F135-PW-100是基於F-22的F119發動機的核心機和主要結構研製的。由3級風扇+6級壓氣機+1級高壓渦輪+2級低壓渦輪組成,進氣口直徑1.17米,最大外徑1.3米,長5.59米,涵道比0.57,總壓比28。原型機階段,其加力推力就高達178千牛。量產型整機重量為1670公斤,中間推力128千牛,加力推力191千牛,推重比高達11.67。

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F135-PW-100渦扇發動機

二、F135-PW-100效能優勢

相比其他小涵道比渦扇發動機,F35C裝備的那臺F135小涵道比渦扇發動機在以下4個方面都具有很大優勢:

1、推力同級別世界第一,單臺推力比FC31戰機的2臺渦扇13發動機還要大!

它的大推力並不是簡單透過增大發動機風扇直徑達到的,而是透過提升渦前溫度達到的。據瞭解,F135-PW-100的渦前溫度比我國的渦扇10改進型高300℃以上,但實際上兩者的進氣口直徑基本相當,而F135-PW-100的加力推力卻大了32%以上。

研究表明,渦扇發動機的渦前溫度越高,推力越大,油耗越低。F135-PW-100綜合性能如此優秀的根本原因就是在於它的渦前溫度比F119-PW-100還要高,再加上放大了涵道,兩者給這款航髮帶來了無與倫比的效能提升。

F135-PW-100初始量產型加力推力為191千牛,2018年,第一階段改型F135-PW-100的加力推力提升到203千牛,中間推力更是突破136千牛。第二段還將繼續提升5%~6%,即加力推力提升至214~216千牛!在此之後,美國還計劃在2025年~2030年期間為F135增加第三個涵道,變身為變迴圈發動機,加力推力進一步提升至更為驚人的294千牛!推力暴漲的同時耗油率還進一步下降!

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渦扇13

據瞭解,我國研製的第二款隱身戰機FC-31採用的兩臺渦扇13的總推力僅172千牛而已。

當然,也有人會說F135-PW-100推力之所以這麼大,主要是因為它在F119-PW-100的基礎上放大涵道比。然而,實際上,F135-PW-100的涵道比也只是從F119-PW-100的0.3放大到0.57而已。

相比之下,俄製Al-31F的涵道比達到0.59,比F135-PW-100還略大。據瞭解,F135-PW-100的進氣口直接僅1.17米,最大外徑也只有1.3米,和Al-31F基本一致。可以說,F135-PW-100相當於一臺以Al-31F的尺寸達到其150%左右的推力!這背後依靠的是更優秀的設計、更好的材料、更先進的製造工藝來實現的!

2、推重比高達12~13,至今仍遙遙領先世界!

對於戰鬥機來說,在推力不變的前提下,發動機自重越輕越好。因此,衡量一臺發動機是否先進,其中一個很重要的指標就是整機推重比。目前第三代航空發動機的渦前溫度只有1600~1750K,整機推重比只有7~8,而第四代航空發動機的渦前溫度達到1850~2000K推重比卻可以達到9~11。F135-PW-100的渦輪前溫在F119-PW-100的基礎上又提升了110℃,達到1960-2060K!

資料顯示,F135-PW-100第一階段增推型號整機推重比已經超過12!顯然,F135-PW-100的整體技術指標已經接近第五代渦扇發動機的技術水準。

F35裝備的F135發動機堪稱神器!我國航發同美國的差距仍然很大


噴氣發動機劃代標準

作為對比,我國FC31採用的渦扇13不僅推力不及F135-PW-100的一半,連推重比也大大不如。渦扇13整機重量1135公斤,2臺就是2270公斤,卻只能產生172千牛的推力,推重比僅77.88。相比F135-PW-100,2臺渦扇13的總重大了600公斤,推力卻小了近20千牛!

如果我國能造出推重比相當的渦扇發動機,那麼FC31在推力大漲的同時還能多帶600公斤燃料,而且機動性不降反漲!

3、使用壽命相當於2臺渦扇10改進型,可靠性非常高,易於維修保養!

F135-PW-100的老大哥F119-PW-100可靠性、可保障性已經足夠高了,而F135-PW-100這兩方面還得到進一步提升。

與F100-PW-220相比,F119的零件數量減少40~60%、耐久性提高兩倍、零件壽命延長50%。外場可更換件拆卸率、返修率、提前換髮率、維修工時、平均維修間隔時間和空中停車率分別改進50%、74%、33%、63%、62%和29%。

F35裝備的F135發動機堪稱神器!我國航發同美國的差距仍然很大


F100-PW-220渦扇發動機

為了提高發動機的可靠性和可保障性,F135大量採用外場可替換部件(LRC),其零部件數量比F119減少了大約40%。換句話說就是,與F100-PW-220相比,F119的零件數量減少64%~76%!學過數學機率原理的網友應該能夠理解,零件數量減少幅度將對產品的可靠性和可保護性帶來什麼樣的提升!我們也可以理解為腳踏車和超級跑車的區別。

壽命方面,F135-PW-100首次大修間隔時間就達到了4000小時,而全壽命週期已經達到了12000小時。有訊息稱渦扇10改進型的壽命僅4000小時,連F135-PW-100一半都不到!

顯然,我國的渦扇10改進型發動機除推力之外的絕大多數技術指標也只是和F100-PW-220基本相當而已。可想而知,我國的渦扇10改進型和F135-PW-100的差距有多大!

三、渦扇15即將成熟,國產變迴圈發動機也已造出原型機

這種領先幅度看起來確實會讓我們絕望。然而,冷靜下來之後,我們同時也應該看到,相比美國同行,我們的渦扇發動機技術已經從20年前的望塵莫及,發展到如今的望其項背!放眼全世界,造出大推力小涵道比軍用渦扇發動機的國家僅有美、俄、中三國。

根據此前官方機構曝光的訊息,我國自主研製的渦扇15(第四代噴氣發動機)最大推力已經達到18.5噸!按照2018年7月日劉大響院士的說法,我國第四代軍用小涵道比航空發動機專案進展順利,將在未來3至5年內設計定型。

F35裝備的F135發動機堪稱神器!我國航發同美國的差距仍然很大


航發動力公司釋出的2021年上半年度報告中提到第五代發動機

繼渦扇15之後的下一代航發就不再是單純追求推重比和推力了,而是更加看重整個飛行包線內的油耗。這種航發有個專業術語叫變迴圈發動機。好訊息是目前我國至少已經突破變迴圈發動機部分關鍵技術!據瞭解,美國的變迴圈發動機也只是處於原型機測試階段。即便我國同美國仍有差距,但差距已經從此前的至少30年縮小至15年,甚至10年以內!

結論:美國在噴氣發動機領域的技術水平遠超其他國家,目前我國同美國的技術差距仍然很大,但好在我們的技術進步很快,第六代渦扇發動機已經開始研製,如果一切順利,那就意味著我國同美國的技術差距已經縮小到半代(15年)以內!

分類: 娛樂
時間: 2022-02-10

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