WS15發(fā)動機適配殲20A戰(zhàn)斗機首飛

近日WS15發(fā)動機適配殲20A戰(zhàn)斗機首飛，引起了大家的廣泛興趣。實際上這并不是WS15發(fā)動機的首飛，此前WS15和WS10C發(fā)動機就一直以混搭的方式在殲20上試飛。目前WS15發(fā)動機的研制工作已經(jīng)結束。在今年三月份的第三屆中國航空投資峰會及第七屆航空創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽上，中國航發(fā)北京航空材料研究院項目負責人張勇宣布WS15發(fā)動機已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)。

第三屆中國航空投資峰會及第七屆航空創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽

那么目前中美兩國戰(zhàn)機發(fā)動機的技術水平還有多少差距？我們只要對比一下當前中美兩國主力戰(zhàn)機的發(fā)動機就知道了。美弟的是F22配套的F119發(fā)動機，以及F35配套的F135發(fā)動機。我國的是裝備于殲20上的WS15和WS10C發(fā)動機。WS10C對標F119，WS15對標F135。我們先來看下技術指標，F(xiàn)119的推力是105千牛，加力推力是155.7千牛，渦輪前進氣溫度1973K，涵道比0.3，推重比10。

WS10C的推力不詳，但是按照我們前面的技術分析，大概在108千牛左右。加力推力是157千牛左右。招商證券給出的加力推力數(shù)據(jù)是161.86千牛，也就是16.5噸左右，WS10C的推重比在9.7。也就是說WS10C的推力指標是要超過F119的。這是我國先進戰(zhàn)機的發(fā)動機首次在性能上超過美國最先進戰(zhàn)斗機的發(fā)動機。推重比小點沒關系，只是發(fā)動機重那么幾十公斤重量而已。只要推力夠，對飛機的整體設計而言都是小意思，在其他地方很容易就可以找補回來的。

WS10C發(fā)動機

實際上因為殲20更加優(yōu)秀的氣動設計，鴨翼加小展弦比三角翼，以及升力體機身設計。無論是升力系數(shù)、翼載荷等性能都優(yōu)于F22。殲20的最大升力系數(shù)在2.0以上，遠遠超過F22的1.5。而且殲20是鴨式氣動布局，機翼和鴨翼產(chǎn)生的都是正升力。不像F22采用的常規(guī)氣動布局，平尾產(chǎn)生的是負升力，抵消了部分機翼產(chǎn)生的正升力。即使在使用WS10B發(fā)動機時，殲20在飛行速度、超巡速度、機動性方面上都遠超F(xiàn)22。殲20最大飛行速度能達到2.55馬赫，超過F22的2.25馬赫。鴨式氣動布局在機動性方面本來就有優(yōu)勢，再加上殲20使用的WS10B矢量推力版發(fā)動機已經(jīng)裝備了三維軸對稱矢量噴管，機動能力比F22的兩維噴管高出一個維度，所以機動性優(yōu)勢更大。換上WS10C以后在飛行性能和機動性方面更是完全碾壓F22。只是目前還沒有見到WS10C配備矢量噴口。

殲20的氣動設計比F22的氣動設計先進很多

WS15的推力不詳，但肯定比F119要高，加力推力按照招商證券給的數(shù)據(jù)是181.37千牛，也就是18.5噸的樣子。很多人比較奇怪，這些軍工技術的信息怎么會來自另外一個行業(yè)。其實這也很正常，軍工領域的很多最新一手消息都來券商。因為相關企業(yè)為了融資上市，常常給代理券商一些數(shù)據(jù)用來寫上市資料。當然券商是外行，寫軍工領域的數(shù)據(jù)資料比較容易搞錯，所以需要仔細甄別。

WS15發(fā)動機的性能

WS15加力推力是18.5噸，有些人認為目前WS15的加力推力還達不到這一指標。網(wǎng)上有小道消息認為，目前WS15發(fā)動機的加力推力只能達到17.3噸。這一數(shù)字的依據(jù)可能是很早以前核心機規(guī)劃階段的性能指標。WS15使用的是流量為30kg/s的高推核心機。所以按規(guī)劃，以高推核心機為基礎研制的小涵道比的渦扇發(fā)動機最大推力為175千牛。至于這17.3噸這個數(shù)字是否準確我們不清楚。但是無論如何都可以肯定，WS15的推力和加力推力都遠遠超過F119，這個不會有任何爭議。只不過WS15的涵道比有所擴大，前一篇文章我們也談過為什么WS15要擴大涵道比，這里就不重復了。

高推核心機基礎上發(fā)展的小涵道比渦扇最大推力為175千牛

雖然WS15的推力大幅提高了，但是超音速性能可能也有些下降，這主要是涵道比的問題?，F(xiàn)在殲20A裝上兩臺WS15，總推力37噸，整架飛機的推重比非常驚人。有些人可能會說這樣性能的殲20無人能敵。但是實際情況是殲20的最大飛行速度可能會超2.8馬赫。這其實已經(jīng)沒有必要了，一個是空戰(zhàn)中飛這個速度，飛機的機動性會比較差，轉(zhuǎn)個彎都要很大半徑。二是此時機身溫度會達到300度左右，機身蒙皮材料可能都吃不消了。換句話說WS15的性能對于殲20A的氣動設計來說已經(jīng)不匹配了，可能有些過剩了。

只不過可能現(xiàn)在WS15的加力推力可能還沒有達到18.5噸，所以問題并不嚴重。如果真的達到18.5噸的推力，殲20A的氣動設計就會嚴重限制WS15性能的發(fā)揮。這樣WS15和殲20A的氣動設計搭配已經(jīng)不合適了，也沒有必要了。因為使用WS10C的殲20A性能已經(jīng)可以碾壓F22了，而且因為WS10C的涵道比更小，所以超音速性能更好。其實WS10C和殲20A的搭配就是制空型殲20的完美搭配。如果為了用上WS15而修改殲20A的氣動，再弄出一個制空型的殲20已經(jīng)沒有意義了。其實充分利用WS15的性能可以做更多的事情，比如研制一型5.5代的殲20戰(zhàn)斗轟戰(zhàn)型，給殲20擴大油箱增加航程，擴大彈艙以便可以內(nèi)置更多彈藥或者更大尺寸的彈藥。用來代替殲16戰(zhàn)斗機或者用在雙座殲20上都可以物盡其用。

F119發(fā)動機

但是應該說，雖然WS15的性能已經(jīng)超越了F119，但是跟F135相比多少還有是些差距。F135發(fā)動機改進自F119，核心機和F119是同一個核心機。F135可以看做是F119的涵道擴大版，涵道比從F119的0.3擴大到了0.57。同時也將渦輪前進氣溫度提高了110K，并增加了一級低壓渦輪。F135的推力為128.1千牛，加力推力為191.3千。F135目前裝備在F35戰(zhàn)斗機上。雖然F135推力要比WS15大，但是因為涵道比擴大，超音速性能有所下降。再加上F35糟糕的總體設計，F(xiàn)35完全沒有超音速巡航能力，甚至連最大飛行速度都只有1.6馬赫。而F35B的最大飛行速度更是降低到了1.4馬赫。F35的熱管理設計也有些問題，導致未來要F135進一步增大功率以及制冷能力，才能改善目前F35的困境。

F135發(fā)動機

很多人都說力大能飛磚，但是應該說這還要看系統(tǒng)總體設計。如果總體設計不好，發(fā)動機推力再大，性能優(yōu)勢也會淹沒在系統(tǒng)中無法體現(xiàn)出來。早在2018年就有傳聞F135要改進至22噸的推力，甚至是24噸的推力。當時某卡脖子報社社長還說非常震撼，還稱你的國并不厲害。但是這些設想中的推力到目前還沒有實現(xiàn)，至少到目前為止F35還沒用上。給F35升級的計劃還停留在PPT上。

F119的核心機流量只有24.8公斤每秒

F135雖然說目前推力要比WS15大，但是其實WS15的改進潛力要更大一些。因為WS15用的核心機是30公斤每秒流量的高推核心機，比F119的核心機流量更大。F119的核心機流量是24.8公斤每秒。這個流量甚至沒有太行核心機的流量高，太行核心機的流量是25.5公斤每秒。要知道太行的核心機是上一代發(fā)動機的核心機。之所以F119的核心機是第四代發(fā)動機的核心機，只是因為F119的渦輪前進氣溫度可以達到1973K，要遠比太行核心機的1700K左右更高。

太行發(fā)動機的核心機流量為25.5公斤每秒

正是因為我國高推核心機的改進潛力更大，WS10C在性能超過F119的時候，渦輪前進氣溫度只需要1850K左右就可以做到了。使用航空煤油燃燒能夠達到的溫度是有理論上限的，在2200K到2300K的樣子，溫升總會被用完的。而且提高渦輪前進氣溫度的代價是非常高昂的，需要使用含金屬錸更多的單晶高溫合金。而金屬錸是稀有資源而且價格昂貴，所以能省還是省點。所以總的來說，目前美弟綜合性能最強的發(fā)動機還是F119，綜合作戰(zhàn)能力最強的戰(zhàn)斗機還是F22。雖然美弟早近十年裝備了F22。但到目前為止，F(xiàn)22的性能并沒有什么提高。F135的推力雖然有些優(yōu)勢，但是性能還是淹沒在糟糕的系統(tǒng)設計里了，沒有能體現(xiàn)出來?，F(xiàn)在我們的殲20已經(jīng)把美弟最強的戰(zhàn)機F22踩到了腳底下。美弟要想扳回局面，只能寄希望于下一代戰(zhàn)斗機了。但是我們的發(fā)展速度越來越快，不會再給美弟機會了。