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官宣!歼-20型战斗机用上了国产发动机,FWS-15“珠峰”发动机何时才能装机?

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来源:军武速递官方


昨 天,在新华社微博发布的“新青年”微博视频中,中国空军歼-20型战斗机的副总设计师龚峰首次出镜,向大家讲述歼-20型战斗机“换发”的故事。 这既是航空工业首次“官宣”歼-20型战斗机换装国发,也是对歼-20型战斗机作为中国空军“空战之王”的一次充分肯定。

2011年1月11日下午1点11分,歼-20一飞冲天


那么,从龚峰设计师的演讲看,到底讲了哪些内容,歼-20型战斗机的换发工作,有哪些细节值得解读呢?大伊万认为,在经过了数年的争论后,歼-20型战斗机配备的航空发动机、包括歼-20的“换发路线”,目前已经基本清晰:即最早的俄制发动机,中期的国产“太行”发动机,当下正在试飞的“太行”某改进型,在未来则可能会换用最新的第四代航发。

最早的俄制发动机

歼-20型战斗机使用的第一种航空发动机,也就是2011年首飞的718工程验证机和2014年首飞的歼-20型战斗机真正的原型机,包括最早的一批、列装空军航空兵“王海大队”的那些歼-20战机。尽管这么多年来一直有传闻,说这些飞机使用的是国产“太行”和俄罗斯AL-31FN的“合体”,甚至传说这些飞机直接用上了所谓“早期版”的FWS-15发动机,但从龚峰副总师的讲述来看,这段公案可以告一段落:早期的歼-20用的正是“俄发”。

2001号原型机


平心而论,AL-31FN-M1(99M1)型发动机相比苏-27战机配备的AL-31F型发动机,在部分性能上有所提高:

俄 制AL-31F型发动机


一是换用了发动机风扇叶片,将风扇直径从905毫米增加到了924毫米,提高了进气流量;

二是重新设计了4级低压段和9级高压段,改进了发动机燃气涡轮效率;

三是换用了全权限发动机数控模块,替换了AL-31F的机械+模拟电控模块;

四是换用了新型启动机,改善了发动机高高原机场启动性能;

五是引入了新的寿命计算方法,在热端部件上提高了AL-31FN-M1型发动机的使用寿命。


经过改进后,AL-31FN-M1的台架军推、台架加力推力和台架推重比相比AL-31F均有提升,而国内在引入AL-31FN-M1型发动机后,还专门进行了针对性的技术改进,使其整体性能有了一定程度的“再提高”,更能够适应歼-20型战斗机的技术需要。


但是,AL-31FN-M1型发动机的性能尽管已经超过了美F-100-PW220型发动机,可它在第三代大推力航空发动机中,并不是一款多先进的型号。从龚峰副总师的讲述中,可以看出歼-20型战斗机为了“适应”AL-31FN-M1型发动机,在战机的飞行性能上,是做了较大取舍的。


毕竟从设计的角度来看:

AL-31FN-M1型发动机的总体结构相比AL-31F型发动机并没有太大的改善(即使到了AL-41FS也是如此),4级低压段和9级高压段的设计,放在现在已经是个落后设计了。该型发动机每一级的级压比较低,有大量的潜力没有释放出来,13级高低压段结构复杂,导致高低压涡轮工况恶劣,给发动机的可靠性带来了比较大的影响,可能会极大地影响飞机的出动效率;

美制F-100-PW220型发动机


而从航发性能的角度上看, AL-31FN-M1型发动机的台架加力推力尽管到了13200千克,但实机实飞时,性能表现才刚刚超过美军八九十年代的 F-100-PW220 。该型航发主要的优势在于高空推力包线较好,但中低空推力包线有明显的不足,在很大程度上影响了歼 -20型战机的中低空机动性。


而从伺服系统、辅助系统的角度来看,由于AL-31FN-M1型发动机的整体功率有限,配套的涡轮发电机功率也比较小。用在三代半战斗机上的时候,发电功率是够用的,但歼-20型战斗机作为一款第四代战斗机,不仅安装有大阵面有源相控阵火控雷达,还安装有综合化的电子对抗设备,分布式孔径设备等,单靠两台AL-31FN-M1上配套的发电机,在全机电能上是有缺陷的。电能上的缺陷,将让歼-20型战斗机在使用全机电抗设备时,受到一定的限制。记得几年前国外有军事分析人员分析歼-20型战斗机在电抗系统的性能上,可能相比F-35系列战斗机尚有差距,现在来看并非是空穴来风。

FWS-10“太行”发动机

为此,歼-20型战斗机在2014年完成“2011”号原型机的试飞后,为该机更换国产航发的工作已经展开,其成果就是龚峰总师明确提到、在2021年珠海航展上首次亮相、使用了黑色锯齿形发动机尾喷管的歼-20“国发版”。

换装国产“太行”发动机的歼-20(图源:冰熊雪鱼 )


相比还在使用俄制AL-31FN-M1型发动机的早期歼-20型战斗机,龚峰副总师首次披露,歼-20“国发版”在总体设计上有了较大的改变,相比使用俄发的“老歼-20”,使用国产发动机的完全可以被称为“新歼-20”。


根据龚峰总师披露的信息,“新歼-20”在机体结构、全机油路电路上都进行了重大的技术状态改进。这很好理解: 就拿机体结构来说, AL-31FN 系列发动机的安装边和 FWS-10系列发动机不尽相同,发动机的风扇叶片直径也不相同,仅仅是这两项,就需要对歼 -20型战斗机的发动机短舱进行重新设计,重新设计安装边和紧固件,扩大或减少发动机短舱的直径;


又比如FWS-10航发的台架推力相比AL-31FN-M1有一定程度的提高,使得歼-20型战斗机的飞行性能有了一定程度上的提升,飞行时的机体动压与“老歼-20”不太一样,可能需要重新进行风洞吹风,甚至对机体结构进行加强。至于全机的油路、电路,那就更好理解了,毕竟是新发动机,对油路进行重新设计属于基操,而在配备新航发发电机的情况下,机体的电路当然也要重新排布。

FWS-10改进型

换用了FWS-10某改进型发动机后,按照龚峰副总师“官宣”的消息,歼-20型战斗机的潜能才得到了极大的释放。


毕竟首先,从航发本身的性能来看,咱们自己的FWS-10型发动机某改进型,在主要技术性能上,相比AL-31FN-M1是具备比较大的技术优势的:

一是台架军推、台架加力推力更大,推力包线设计也更为合理,有消息称相关数据已经能够和通用电气F-110-GE132相提并论;

二是发动机使用了国产某全权限电控模块,与歼-20型战斗机的飞控、航发一体化匹配要超过俄制发动机,使用效率更好;

三是发动机的可靠性、勤务性等相比俄制发动机、包括早期的FWS-10发动机都有了较大的提升,除了降低维护难度,更可以提升歼-20战斗机机队整体妥善率。


为此,换用了国产FWS-10某改进型的歼-20型战斗机,相比早期的那些数量比较有限、算是“迈进了四代机门槛”的歼-20型战斗机,才能被称得上是第四代战斗机的“完全体”:


首先是机动性得到了极大的提高,除了飞行包线右侧高空高速段的机动性得到了继续保持,在中低空、低速段的机动性还得到了进一步的拓展,这为歼-20成为我军的“空战之王”创造了条件;

其次是全机的能源尤其是电力分配更为合理,两台国产FWS-10发动机提供的充沛电能,为歼-20型战斗机在空战中“无忧虑”同时使用全机机载火控、航电设备创造了有利条件;


再次还可以在一定程度上保证战机的红外波段隐身性能,毕竟FWS-10的某改进型使用了复合材料尾喷管、锯齿形喷管末端结构和引射式喷管,有一定的可能性增加了气冷系统,虽然对航发的整体重量有一定的影响,却在更大程度上改善了战机的后半球红外隐身性能。


综上,按照龚峰副总师的说法,歼-20型战斗机在换用了国产新一代航空发动机之后,它的飞行性能、战术性能更强了,更能被称为是一架优秀的第四代重型战斗机了。

下一代发动机

当然,在目前的情况看,歼-20型战斗机在航发上的改进工作并未结束,既然龚峰副总师已经“官宣”了歼-20使用的FWS-10型航发的改进型,那么也就意味着下一代航发已经在路上了。 至于该型航空发动机到底是什么,是可以“摇头”的某改进型,还是军迷们万众期待的另外一个全新的型号,还需要等官宣。

三元矢量发动机


总之,毋庸置疑的是,在“十四五”期间,歼-20型战斗机在航空发动机上,大概率还要迎来两次技术状态飞跃,在完成“第三次飞跃”后,估计歼-20型战斗机的性能将真正达到巅峰水平,真正做到在空战中力压F-22A型战斗机,让我们共同期待那一天早日到来。

延伸阅读

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