03.04 殲20有了矢量發動機後會怎麼樣?

蓬萊火炎焱燚


一旦殲20擁有了矢量發動機,會強大到爆表,真正穩固世界第一的作戰性能。

圖為殲20戰鬥機換裝二維矢量發動機的設想圖。


目前,世界上已經服役的五代機只有美國F22和F35還有我國的殲20三款五代機,其中只有F22擁有矢量發動機,當然,在四代機裡也有蘇35這樣的戰鬥機擁有比F22的矢量技術還先進的三維矢量發動機117S,但是目前五代機裡已經服役的三款戰鬥機確實只有F22有矢量,而且還只是二維的,F35的三維矢量技術只是在起飛和懸停時可以使用。

圖為我國正在殲10B上測試的三維矢量發動機。


如果殲20擁有了矢量發動機,那肯定是我國已經開始在殲10B戰鬥機上開始測試的一款三維矢量發動機,一旦我國真正把這款發動機裝備上了殲20,那麼殲20將會在機動能力上提高很多。殲20原本就有全動垂尾和差動鴨翼,在飛機的機動能力上有著很好的表現,也不比F22和蘇57差,但是一旦擁有了三維矢量發動機,殲20將會在矢量機動上有所斬獲,也會縮小瞬盤和穩盤半徑,提升爬升率等指標。

圖為目前全球唯一的三維矢量發動機117S,裝備在蘇35上。


最後,殲20今後必然會更換髮動機,也肯定會擁有三維矢量發動機,因為渦扇15已經在研發中,核心機已經交付,而三維矢量尾噴口也開始在殲10B上安裝測試了,一切都會很快的。


海事先鋒


如果殲20裝備矢量發動機的話,在超音速和亞音速兩個速度域都有明顯收益。

超音速域

超音速配平能力將大大增強。帶來的直接受益就是可以減小鴨翼的偏轉角度。減少鴨翼偏轉角度更有利於隱身,而且是意味著鴨翼有更多的偏轉餘量來進行超音速下的機動;另外矢量發動機小角度偏轉比鴨翼偏轉帶來的能量損失更小,因此也可以進一步減少鴨式佈局的超音速配平阻力。事實上四代機之所以超音速機動性不行,很大一部原因就是超音速下整機氣動中心大大後移,產生了較大的低頭力矩;此時飛機無法再滿足平飛條件,因此必須偏轉可動翼面來進行配平。常規佈局採用的是偏轉平尾產生負升力配平,而鴨式佈局需要偏轉鴨翼產生正升力配平。

F-22和殲20超音速配平示意圖

但可動翼面偏轉越大,阻力就越大,可用於機動的偏轉餘量就越小。所以四代機照比五代機,超音速阻力大,超音速下的過載能力差。比如F-22在1.8馬赫下還能做6G過載,Mig-29相同速度下只能做3G過載;超音速下F-22有超過6的升阻比,四代機則只有1.5-3。

鴨式佈局和常規佈局氣動中心都隨速度增加而後移,但不如常規佈局嚴重。因此殲20裝上矢量發動機,發動機的偏轉角度不需要太大

亞音速域

第一、裝備矢量發動機後可控迎角將增大到非矢量發動機無法企及的程度。可用迎角越大,飛機敏捷性和可操控性越強,可以讓飛行員在空戰時更好榨乾飛機的機動性。比如F-22不裝備矢量發動機時可控迎角60°,裝上矢量發動機後有78°;沒有裝備矢量噴管的F-35只能做到57.4°,F -16只能保證30°的可控迎角。以殲20優秀的氣動設計,如果能夠裝上矢量發動機,那麼殲20的可控迎角可能會做到與F-22同一水平甚至更好。

裝備矢量發動機的F-22有超大的可控迎角

第二、起降階段,如果使用矢量發動機,通過噴管下偏提供直接的升力,殲20有了矢量發動機後,在縮短起飛距離上的收益也非常明顯。

因此,殲20要想形成完整的作戰能力,具備更為潑辣的機動性,就必須要上矢量發動機。


宣仔


這個要看用上何種矢量發動機,如果是渦扇10改,那也只能提高下機動性,如果裝上全新渦扇15就會有革命性的變化。



網上曝光的矢量推力噴口

前幾天在網上曝出的國產矢量發動機,如果不出意外的話,應該是渦扇10改進型。簡單一點講,就是將渦扇10的噴管替換成具有矢量功能的噴管,其它部件不會有太大的改動,推力和渦扇10發動機的推力也是一樣的。

網上曝光的圖片顯示,我國矢量發動機採用的技術是軸對稱矢量噴口。這種噴口結構簡單、增重小 、可以提供各個方向的矢量推力、最重要的一點是推力損失小,推力損失不到3%,損失一點推力換來機動性的提升,這筆賬還是比較划算的。

圖俄羅斯“產品30”矢量推力內部結構

殲20這種重型四代機,使用渦扇10發動機,一直有小馬拉大車的感覺,兩臺渦扇10最大隻有25噸的推力,還趕不上飛機的重量。不開加力進不了超音速,也不能實現超音速巡航,不能不說是很遺憾的事。

殲20的氣動佈局,使其非常好的機動性,飛行員“張昊”曾經評論:“一旦進入超音速,就是它的天下!”

殲20最終還是要裝上國產渦扇15發動機,最大推力達到19噸以上,輕鬆實現超音速巡航。這樣殲20的機動性就可以得到最大程度的發揮。渦扇15發動機肯定是具備矢量推力的,如果推力富裕較多,完全可以採用F22的二元矢量推力噴口,隱身性將得到更大幅的提升,二元矢量噴口阻力小的特點也可以讓殲20更容易實現超音速巡航。



圖與F22相比殲20具備後發優勢


這時候的殲20才是完整意義上的4代機,完全具備四代機的4s標準(隱身,超音速巡航,超視距攻擊,超機動性)。再加上殲20原本就具備更優秀的氣動佈局,更大的彈艙,更遠的航程。我認為殲20到時候可以問鼎全球最強戰鬥機。

F22的二元矢量推力噴口



我個人認為,在發動機推力允許的情況下,應當堅持走二元矢量推力的路線,隱身和超音速巡航能力誘惑實在是太大,讓人無法放棄。


一坑四彈



根據近幾年關於殲20的消息可以肯定,殲20已經具備了超機動能力,珠海航展上的大迎角機動和垂直爬升表演,以及閱兵飛行員的口述都足以證明在高空高速和亞音速低空,殲20都有足夠的機動能力媲美國外的F22和F35,而有了矢量發動機後殲20不一定會再有機動能力的提高了,反而會有氣動佈局上的改變!



外觀上最有可能發生在機尾和鴨翼上,根據現有圖片對比不難發現,我國的殲20和殲31機尾都類似於F35個F35,修長的水平尾翼和翼根限制了發動機尾噴口的左右轉動,這種設計只能安裝F22那種二維矢量噴口了,

F22設計之時考慮到對尾噴口的紅外遮蔽作用,故意將尾噴口埋入翼根和平尾之間,麻煩就是隻能上下轉換噴口方向,左右的機動性還要依靠飛行員的操作技術來彌補。殲20的機身外形實際上並沒有徹底定型,很有可能根據國產矢量發動機做出調整,國產矢量發動機超越了俄羅斯技術,就是可以全方位轉動的破片式尾噴口,因此它的機尾佈局很有可能會推倒重來。

網絡公佈的我國矢量發動機噴口,就是延續和昇華了俄羅斯發動機的設計,利用更復雜更多的破片組合實現對噴口方向的可控調節,不得不佩服我國機加工工業的過硬水平了。


老實說這個靜態下下垂的發動機噴口,看起來並不像是我國的產品,反而更像是俄羅斯L119發動機!不管怎麼說它要裝到殲20上並不容易,正如下圖展示的那樣,殲20的機尾給不了發動機那麼多的活動空間

反而是俄羅斯設計風格最適合這種多指向的矢量發動機看看下圖的米格35吧!平尾和翼根恰到好處的為矢量發動機轉動提供了空間,至少殲20的翼根一定要減小才行。

有了矢量推力發動機之後,超機動性不再依靠氣動優勢來實現,在矢量噴口和控制計算機的幫助下,飛行員的操作壓力也會大幅度降低。為了降低操作程序的複雜程度很有可能會取消殲20特有的鴨翼,這不是危言聳聽!鴨翼的作用除了提高主翼升力還有就是實現超機動能力,既然有了矢量發動機鴨翼就顯得可有可無了!


美國的F15戰鬥機也進行過鴨翼佈局的試驗,證明卻是可以提高戰鬥機的升力和機動能力,但是阻力也是明顯增加的,對超音速性能十分不利,目前所有的五代機中只有殲20使用了鴨翼佈局。

沒有了鴨翼的殲20越來越接近六代機的氣動佈局,阻力大幅度較小後對提高戰機的速度、升力都有幫助,屆時機翼邊條可以從主翼一直延伸到機頭的折邊邊條上,增加的機翼邊條也會進一步彌補失去鴨翼造成的升力下降!這或許是殲20最終的進化形態了。


兵器世界


在遼寧航展上,軍迷們驚喜地見到了我國國產五代機殲20的機尾部位有了菊花般層疊的矢量噴管,這代表著殲20終於擁有了自己的矢量發動機,終於成為了名副其實的五代機。那麼矢量發動機對於飛機來說到底是多大的進步呢?美國的先進戰機f22猛禽和f35閃電都裝有矢量發動機,而這發動機對於優秀的五代機來說更是如虎添翼,如同殲20一樣,帶來的性能進步是不可忽視的。

在網上,很久之前就有說法:殲20並不是真正的五代機。因為她並沒有矢量尾噴,所以無法做到五代機中的超機動指標。矢量噴管並不比普通發動機,它可以直接調整尾噴口的角度,來在實戰中獲得更好的機動性。現代空戰雖然不需要戰機近距離狗鬥,但是如果敵方戰機已經雷達鎖定了你,你需要經過機動來脫離鎖定或者擺脫敵機發射的導彈。在這種情況下,矢量發動機比普通的發動機優秀太多。

並且,矢量發動機的製造其實非常困難,需要優秀的飛控設備,並且在矢量尾噴管活動時,其結構要承受上千度的高溫,所以需要非常優秀的工業能力才能生產,所以自產矢量發動機也是對一個國家綜合國力的考驗。並且,矢量發動機還具有二元性能,即為發動機尾噴管可以合攏進行反向助推,在條件不好的野戰機場進行降落時可以縮短降落距離,也可以讓五代機更為輕鬆的在狹窄的航母飛行甲板上降落。


水鏡曉先生


推力矢量使用的前提是,動力增大。當然渦扇15不會出現這種情況,它是原始噴口,不是後加的推力矢量噴口。不論原始的還是後加的,能量損失在5%左右,根據工藝而定。理想狀態是,動力增加,噴口能夠矢量動。

推力矢量還要看幾元,也就是幾個方向。二元是美國式的,上下動,左右動還需要尾翼偏轉和其他副翼偏轉!是為了機尾隱身。隱身和推力矢量也是一個矛盾,因為有動力,還有紅外隱身,得需要找平衡。飛機最重要的是機頭隱身,中國、美國差不多。三元噴口也能左右動,中國進口的蘇35就是這樣,但不是全向旋轉噴口。在珠海航展上的殲10B看起來就是全向旋轉噴口。開句玩笑話,不是幾元了,而是圓元了,隨心所欲的方向,極其靈活。

從尾部來看,中國的推力矢量噴口,是能夠全向的,設計了轉動的空間,靈活度應該比F22要好,比俄羅斯的三元噴口也好。至於隱身的腹鰭,應該重新設計。總是感覺矢量噴口給軟件設計帶來挑戰,因為又增加了一個控制面,感覺這兒添亂了。研究空空導彈的人說,控制面越少,靈活度越好,這是最好的。感覺推力矢量噴口對殲10,殲11,殲15,殲16,對殲20來說,是不是固定人口也挺好的呢?

推力矢量帶來的好處很多,但不是特別必要的,機動性肯定提高,最重要的是提高推理,這是核心,矢量噴口只是捎帶的好處。

別人說的已經夠多了,我就不提了。推力矢量對殲20來說不太重要,重要的是推力,可能我是第一個提出反對意見的,是不是有板磚呢?



大志遠思想空間


“黑絲帶”殲20如果換裝了矢量發動機的話,除了具有低速下的超強機動外,還有至少三個大用途:

1.短距起降。滑行起飛時,矢量發動機會通過偏轉噴管,可讓戰機提前抬起機頭,從而讓戰機儘快離地,縮短滑行距離。

2.有可能取代尾翼。矢量發動機不再只是提供推力,因為當其噴口偏轉時,瞬間產生一個力矩,可控制飛機的俯仰、偏航、橫滾等機動。那麼就可能代替飛機上的垂直尾翼。在現階段只能減小戰機尾翼的面積,而未來,它甚至有可能完全取代尾翼。所以未來殲20出現了無尾翼版本大家可不要驚訝喲。

3.超音速巡航時減少阻力。在超音速巡航時飛行姿態的控制主要由機翼和尾翼完成,隱身飛機為了獲取隱身效果會減小它們的面積,同時也就意味著減弱了對飛機穩定性的控制。但是矢量發動機通過偏轉噴管,讓一部分推力轉化為對飛機的操縱力。因此,矢量推力技術可讓戰機的機翼和尾翼設計得更小,這能有效減小超音速巡航時的阻力。

綜上,如果矢量發動機真上了殲20的話,那麼殲20一定會出現一個新的型號----殲20B的!

現在網上很多人都在關注發動機的換裝,W君還要和大家說其實相對應的飛控系統也會改寫幾千行源代碼的,這才是中國軍工人的驕傲!

和大家分享一份舊新聞。早在2014年,國內最新的五自由度變穩飛機飛行控制技術已在地面試驗檯建成。5自由度變穩控制能力是在3自由度(俯仰、滾轉、偏航)3個方向進行變穩定性模擬的基礎上,增加了直接升力和自動油門控制功能,可完成諸如航跡飛行特性、大包線飛行特性、升力特性模擬等多種飛行任務的空中模擬試飛課題研究,可滿足現階段及後續各類先進電傳飛機空中飛行模擬需求。當時這個平臺就是為矢量發動機上飛機做出的技術儲備。前段時間的殲10換裝就是證明了其飛推一體技術的可靠性。


軍武數據庫




航空發動機是衡量一個國家航空航天工業的一張里程碑式的大國名片,沒有之一,尤其是當前第四代矢量航空發動機!



目前,美國和俄羅斯是世界上最早能夠研製生產並服役矢量航空發動機的國家。美國的F-22戰機裝配的是二維矢量航空發動機,也就是可以上下調節,蘇-57裝配的是三維矢量航空發動機,比二維更具優勢。

而中國的殲-20戰機裝配的是第四代矢量航空發動機。



科普:

矢量航空發動機並不能為戰機本身提供一丁點兒的額外推力,但是與普通的渦扇發動機相比,矢量航空發動機的尾噴口能夠產生一定的偏轉。

航發所產生與戰機首方向不同的推力,在這種狀態下,最直接的特性就是戰機的推力不必再單一的依靠重心,哪怕是戰機在亞音速飛行或者大仰角的狀態下也能使戰機獲得額外推力來提高戰機的機動性能。



那麼,殲-20在裝配了官方指配航發WS-15之後,其又會發生什麼變化呢?

推力變化

殲-20在裝配WS-15矢量航空發動機之後最直觀的變化就是推力可以達到18噸左右,也就意味著在不開加力的狀態可以實現不低於1.5馬赫的超音速巡航。

戰力變化



據業內專家稱,殲-20在未裝配WS-15航發之前只能說具備了初始戰鬥力,而當前殲-20已然裝配了WS-15矢量航空發動機,其戰鬥力至少會比上一代航空發動機的戰力提升1倍以上,也就是完全具備了壓制和秒殺F-22、F-35的能力。

型號變化



殲-20戰機從2013年裝配117S航空發動機,2014年裝配AL-31系列航空發動機,近兩年裝配國產WS-10B航空發動機……直到近期,又換裝了其指配航發WS-15,說明殲-20在矢量航空發動機領域的測試和數據收集工作已進入尾聲,即將面臨最終的定型和後續的升級。待升級完成之後必然會衍生殲-20A/B等新的型號。



綜上所述,殲-20戰機在換裝了中國第四代矢量航空發動機之後,勢必會成為世界上最最頂尖的四代隱身戰機,在這一點上毋庸置疑!


墨墨觀察


(收斂片可調式的矢量發動機)

目前殲20所試驗的矢量發動機,屬於在收斂片可調式噴口。這與蘇35的117S發動機轉動整個噴口完全不同,可調收斂片的優勢在於結構重量輕、利於設計隱身、推力損失小,而117S轉動整個噴口的優勢在於偏轉角度更大、設計簡單、可靠性高。

(鴨翼在大迎角機動時會先於主翼失速)

殲20使用矢量發動機後,首先可以大大提高殲20的可控迎角範圍,眾所周知鴨式佈局飛機在大迎角機動時,鴨翼會先於主翼失速,會自行產生低頭力矩強制飛機改平,這造成鴨式佈局飛機雖然不易因為大迎角機動而整機失速墜毀,但是鴨式佈局的最大可控迎角往往不如常規佈局飛機。在近距格鬥空戰中殲20擁有了更大的可控攻角,將更好的發揮出大離軸格鬥彈的威力。

矢量發動機還會提升殲20的滾轉速率、瞬時盤旋角度,提升機動性能。但是頻繁使用矢量噴口帶來的推力損失會降低殲20的持續盤旋能力,這點需要謹慎。在超音速機動時,由於鴨翼有很大的配平任務,此時矢量噴口可以代替鴨翼進行配平,徹底解放鴨翼進行機動控制,殲20的超音速機動能力也將大大提高。

(殲20的矢量發動機效率不如蘇35的高)

殲20目前的矢量發動機偏轉噴口較小,不如蘇35的矢量噴口大。因此殲20的矢量噴口的效率比較低,並且鴨式佈局飛機天生的重心靠後,矢量噴口的控制力矩比常規飛機短,因此矢量推力的效率也比較低。因此矢量推力對於殲20來說有一定的性能提高,但是提升範圍不大,聊勝於無。


區域拒止


這樣說吧,現在的J-20在基本飛行性能上相比F-22還有較大的差距。這是因為配套的WS-15還未裝機,也沒裝矢量噴管。但是,如果未來J-20能夠裝備WS-15以及二元矢量噴管,注意是二元,像F-22那樣的。屆時,J-20在基本飛行性能上有望在大部分參數上超越F-22。

4S指標中的超音速巡航和超機動性,目前J-20都沒有達到。

WS-15裝機後能達到超音速巡航的指標,而矢量噴管裝機後能達到超機動性,二元矢量噴管是最終目標,能夠進一步提高J-20的隱身性能,加速性能以及機動性。

很多人應該不知道的是,二元矢量噴管相比軸對稱噴管,發展前景要大的多的多。

引用一下這篇北航論文吧。

二元噴管不僅能夠通過與後機身的整體設計配合依靠面積率減少飛行阻力,還可通過產生超環量效應提高升力,從技術原理層面是一種非常優越的技術。

不過因為技術難度極高,所以中俄一直沒有發展出實用化的二元矢量噴管。目前國內研發團隊的重心是AVEN噴管,也就是前段時間J-10B試飛裝的那種。

為什麼說J-20裝備二元矢量噴管+WS-15之後飛行性能能在大部分參數上超過F-22呢?

因為從技術分類上講,J-20和Su-57目前屬於渦流增升型,而F-22,YF-23屬於超環量增升型。F-22和YF-23之所以會選擇通過二元噴管的超環量增升提高機動性滿足設計要求,是因為ATF計劃時期,反隱身技術的發展還不是那麼成熟,所以當時對飛機隱身性能的要求極高。

邊條無法與機翼前緣平齊,對隱身性能有影響,而鴨翼會直接影響到整機的隱身設計,所以F-22和YF-23都沒有選擇在四代機上廣泛運用的渦升力,而選擇另闢蹊徑。

也就是說從氣動外形設計上來講,F-22實際上並沒有達到已有技術成果最大化這一要求。相比於後來的J-20和Su-57,其在渦升力上的技術應用也不多,而未來裝備二元噴管的J-20將是真正的集大成者。


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