成飞“六代机”再试飞,2035前涡扇发动机仍是空战主力?

360影视 动漫周边 2025-03-20 13:46 4

摘要:上世纪 70 至 80 年代,航空发动机领域出现了两类关键代表。小涵道比中等推力的涡轮风扇发动机,像美国的 F-404 系列与苏联的卡莫夫 RD-33,最大军推可达 60 千牛,最大加力推力约 90 千牛,重约 1.2 吨。

那片被军迷们热议、酷似 “银杏叶” 的新一代战机,再度翱翔天际。相比去年年底的首飞,此次飞行中它收起起落架,关闭机翼翼尖的开缝式机动襟副翼,线条愈发流畅。

不过,对于尚未公开的装备细节,具体的数据还是一切以官方发布为准。但是今天,我们着重探讨新一代作战平台那备受关注的动力系统。

上世纪 70 至 80 年代,航空发动机领域出现了两类关键代表。小涵道比中等推力的涡轮风扇发动机,像美国的 F-404 系列与苏联的卡莫夫 RD-33,最大军推可达 60 千牛,最大加力推力约 90 千牛,重约 1.2 吨。

大推力的涡轮风扇发动机,诸如美国的 F-100/110、苏联的 AL-31F,最大军推在 80 至 90 千牛,最大加力推力为 120 至 130 千牛,重量 1600 至 1800 千克。

以经典的第四代作战飞机为例,F-15C 战斗机空机重 12.7 吨,典型空战构型起飞重量约 20 吨,最大起飞重量 30.82 吨,凭借两台 F-100 型发动机,能让空战最大加力时推重比超过1。

苏-27的空机重则有 16.8 吨,典型空战重量 23.3 吨,两台 AL-31F 发动机也可实现空战时最大推重比大于1。基于这样的发动机性能,当时中型战斗机选用双中推或单大推,重型战斗机采用双大推,便能充分满足空战性能需求。

新一代作战平台诞生后,状况发生巨变。从第四代到第五代战斗机,机体重量持续攀升。第四代中型战斗机如 F-16、歼 - 10,空机重量 8 至 9 吨,重型战斗机空机重量 13 至 16 吨。

而到了第五代,中型战斗机 F-35 空机重量达 12 吨以上,重型战斗机 F-22A 空机重量接近 20 吨。

新一代作战平台的重型型号,空机重量不低于 25 吨,加上 12 至 15 吨燃油与 3 至 4 吨弹药,最大起飞重量轻松突破 40 吨,这在美国的 NGAD 设计设想中已多次体现。

这一变化源于新一代作战平台对大航程、强大航电系统以及支持 CCA 机型作战等性能的严苛要求。比如,大航程需要大量机内燃油,在燃油系数固定时,机体重量自然增加。然而,航空发动机的升级步伐却跟不上机体重量的增长。

目前堪用的航空发动机中,以 F-119 为代表的第四代小涵道比大推力航空发动机,最大加力推力维持在 160 千牛级别,想要进一步提升推力难度极大,现有材料与涡轮前温度在现有发动机工作体制下已逼近极限。

F-135 发动机虽靠扩大涵道比将推力提升至 190 千牛级别,但超音速性能大打折扣,难以契合新一代作战平台对超音速性能的要求。要是维持小涵道比设计强行堆推力,发动机耗油率就会上升,致使超音速巡航时的航程性能无法达标。

现有第四代大推力航空发动机,两台小涵道比发动机最大加力推力约 320 千牛,军推推力在 200 千牛以上。新一代作战平台空战重量 40 吨,加力推重比仅 0.8,军推推重比 0.5,性能指标不如多数第四代战斗机。

就算新一代作战平台减阻和升阻比性能好,也难扭转推重比劣势。所以,新一代作战平台采用三大推甚至四中推是必然的。三大推比四中推可靠性高。

假设单发动机系统可靠性为 95%,四发可靠性为 81%,三发可靠性则为 85.7%。采用三大推,整机军推推力约 300 千牛,军推推重比约 0.75,超过典型第四代战斗机,与第五代战斗机相当,能在超音速飞行性能和超音速巡航能力间达到良好平衡。

从技术发展趋势看,现有体制的涡扇发动机并非终点。变循环航空发动机有望在大推力、涵道比可调及不同速度范围工况改变上取得突破,但就目前研发进度而言,它要到 2035 年至 2040 年左右才会成为第七代战斗机的动力组,短期内无法应用于新一代作战平台。

无论是中国、美国还是欧洲,下一代作战飞机基本确定仍将以第四代涡扇发动机及其技术改进型作为动力组 。

来源:奇圆科普站

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