谈起当今最强的战斗机,美国的F-35和我国的歼-20无疑是全球第五代隐身战机中的佼佼者。
而美国F-35发动机的推力可以达到25吨,中国歼-20使用的涡扇-15(WS-15)发动机推力,能达到多少呢?
F-35及其F135发动机的设计与性能
F-35是美国洛克希德·马丁公司在F-22的基础上研制的一款多用途隐身战机,具备空战、对地打击和情报侦察等多种任务能力。为了满足这款“全能型战机”的需求,美国为F-35研发了三款不同型号:F-35A(空军型)、F-35B(短距起降型)、F-35C(舰载型)。每款机型配备的都是F135发动机,推力达到惊人的25吨。
F135发动机的前身是F119,最早用于F-22战机。为了适应F-35更广泛的作战环境,F135在推力、燃油效率和垂直起降能力上进行了大幅提升。特别是F-35B所需的垂直起降能力,使得F135成为世界上第一款实现这种功能的超强发动机,为战机在复杂条件下快速起飞提供了保障。然而,F135并非完美。为了提高推力和适应多任务,F135的体积和重量均比F119更大,导致F-35在机动性和超音速巡航能力上有所不足,这也成为F-35在国际市场上的争议点之一。
歼-20及涡扇-15的技术追赶之路
作为我国空军的王牌战机,歼-20承载着我国突破第五代战机技术的重任。早期歼-20搭载的主要是俄罗斯AL-31发动机,后来逐渐过渡到我国自主研发的涡扇-10。直到2023年,歼-20才首次正式配备了涡扇-15发动机,标志着我国航发技术的重大突破。
虽然《飞行国际》(FlightGlobal)的一篇报道,曾推测涡扇-15发动机的最大推力,约为18.4吨,相比F135稍逊一筹,但却解决了我国战机领域长期以来的“心脏病”问题。由于涡扇-15的自主可控性,这意味着我国在高端航空发动机技术上迈入了新阶段,逐步实现了从依赖进口到自力更生的跨越。
涡扇-15的设计侧重于高机动性和隐身性能,特别是与歼-20的隐身涂层和设计相匹配,在超音速巡航方面达到了一定水准。虽然推力与F135相比略有不足,但其高效能、低油耗和长寿命的设计已然使我国在航空发动机领域站稳脚跟。
美国F135和我国涡扇-15的性能差距
F135与涡扇-15的差距主要体现在推力和多任务适应性上。F135最大推力达到25吨,而涡扇-15则为18吨。推力差距使得F-35在短时间内获得更高速度和更强动力,但也带来一些负面影响。为增加推力,F135增大了发动机尺寸和重量,这使得F-35的重量接近30吨,比歼-20重了5吨以上。因此,尽管F135推力较大,但机动性和隐身性能上并非完全优势。
此外,F135具备短距起降的特点,而涡扇-15目前不具备该功能。F135的垂直起降能力使得F-35B具备更强的部署灵活性,尤其适合在海上或前线紧急情况时起降作战,这也是美国为了实现全球快速响应的重要设计思路之一。我国涡扇-15虽暂时不具备此功能,但在隐身性、成本控制、油耗等方面展现了明显优势,能够更好地适应歼-20的隐身作战需求。
涡扇-15的研制历程与技术突破
涡扇-15的研制历程充满艰辛。从上世纪70年代我国才开始尝试航空发动机的自主研发,面对西方几十年甚至上百年的技术积累,我国的起步相对落后。在经历了涡扇-9和涡扇-10的研发后,我国终于积累了一定的技术经验,并在2000年后逐步推动涡扇-15的研发。经过多年努力,涡扇-15在材料科学、燃烧效率、热管理和加工精度等方面取得了巨大进展。
涡扇-15的推力比前代发动机增加约50%,燃油效率提升近30%。该发动机采用了先进的小涵道比设计,使其在高空高速时保持高燃烧效率,这在隐身战机作战时具有重要意义。与过去依赖进口的发动机不同,涡扇-15不仅实现了自主生产,还在多次测试中展现了优异的性能稳定性,为我国空军未来的发展奠定了坚实基础。
未来的技术突破方向与挑战
尽管涡扇-15的成功是我国航发技术的重大突破,但与美国等航空大国相比,我国在发动机制造领域仍有提升空间。现代航空发动机的研发涉及高温材料、精密制造、流体力学等多个高难度领域,美国在这些方面的技术积累让其在发动机推力、耐久性等方面始终保持领先。
为此,我国在发动机技术方面正加大研发力度,特别是在变循环发动机领域进行突破。变循环发动机技术使发动机可以在不同飞行状态下切换模式,提升性能的同时减少油耗。据悉,美国的XA-100自适应循环发动机已进入测试阶段,这意味着未来的战机不仅具有高推力,还能在长时间高强度作战中保持性能稳定。
中美航空发动机的对比下,歼-20和F-35的未来竞争如何?