前天咱們在文末放出的那張,據說是新一代空中作戰平臺 (為了方便閱讀理解,后文就用“殲-36”這一網友給的臨時稱呼代替)全加力起飛的照片,這兩天又在網上引發了轟動。畢竟,三臺發動機噴出的尾焰十分耀眼。
當然,咱們在這辟謠一下哈,這張所謂的全加力起飛照,實際上是一張PS照片,是用美國空軍的B-2轟炸機起飛的照片修改的。后來,甚至還有人添油加醋地用AI做了段視頻,充分體現出了AI的信息污染現在到底有多嚴重。不過這和本文主題無關,暫且按下不表。
關于這張照片,大伊萬看了一下回復,大家提的最多的居然是——咱們的殲-36,是不是使用了某些新原理航空發動機,比如傳說中的旋轉爆震發動機或者脈沖爆震發動機?
爆震發動機的研發周期長
其實,早在殲-36剛起飛不久,在網上就流傳過類似的說法。說殲-36,使用的是渦輪風扇發動機和旋轉爆震發動機的組合式動力系統,在亞音速速段只啟動渦輪風扇發動機,到超音速速段后啟動旋轉爆震發動機,可以實現超音速甚至高超音速巡航。
這也意味著,殲-36使用的是先進的組合動力系統,那么這種說法究竟是否符合事實呢?很顯然不符合事實,無論是從工程研發的角度,還是從技術原理的角度,還是從戰術性能的角度都不可能。
先說技術原理,目前的一些適合飛行器在高超音速速段飛行的新原理發動機,其發動機啟動條件苛刻。比如沖壓發動機,只能先利用固體火箭發動機或者渦輪風扇發動機先將飛行器加速到一定的速段,為飛行器前方的氣流產生一定的預壓縮,才能成功啟動沖壓發動機。
而超燃沖壓發動機由于需要發動機前方氣流達到音速,啟動條件比常見的亞燃沖壓發動機還要苛刻。而更新原理的發動機比如脈沖爆震波發動機,斜板爆震發動機,旋轉爆震發動機等,其啟動條件還要更高,一般需要飛行器達到3倍音速時才能順利啟動。在亞音速速段,或者在低超音速速段,這種新原理發動機可以說是完全沒用的。
所以,如果真的如一些軍迷猜測的那樣,殲-36使用的是組合式動力組,如兩臺渦輪風扇發動機加上一臺新原理發動機,那么最大、最直接的問題就是:這臺發動機在低速段是沒用的,只能等飛機加速到了超音速之后再啟動,這也就意味著這架飛機在整個亞音速甚至低超音速,都要帶著一個接近2噸重的死重,同時要少10噸以上的軍推和16噸以上的加力推力。
如果這架飛機的空戰起飛重量40噸,意味著在亞音速速段和低超音速速段只有0.5的軍推推重比和0.8的加力推重比,這性能說真的跟米格-31差不多。雖然這飛機進入超音速速段、啟動新原理發動機之后機動性可能會天下無敵,但是在亞音速速段就是個磚頭,甚至加速性能都漫長到讓人難以接受。一架本應該在全速度范圍都具備相當強性能的飛機,突然變成了一架特化的截擊機,不是說完全不能接受,起碼是需要取舍。
除了技術原理存在問題,技術原理導致飛機的戰術性能受到影響,還需要考慮一個問題。其實目前,如果按照軍迷們的想法,真的把亞燃沖壓發動機搬上飛機,咱們不考慮飛機的亞音速機動性了,就考慮超音速機動性,理論上來說沒毛病。咱們的亞燃沖壓發動機技術儲備是有的,也有成功的實踐運用,可以確保飛機能飛到2甚至3倍音速。
但是問題來了,在這么大的速度下,飛機的氣動加熱會極其明顯。即使是在高空也是如此,在敵方的光電雷達里,你這個飛行器搞不好會比太陽還要亮,可能在幾百千米外就會被光電雷達截獲。在目前飛機的紅外隱身能力還達不到相應水平、可以突破熱障的情況下,某種意義上來講,這架飛機以3倍音速進行超音速巡航,付出的性能代價比較高,獲得的優勢不明顯。
所以從這兩個角度看:技術原理上,新原理發動機適用的速度域比較窄,裝機的話那么使用組合式動力的飛機性能會比較特化,超音速性能確實出眾、但是亞音速會變成磚頭、從亞音速加速到超音速的時間會比較長,就是一款大號截擊機;戰術性能取舍上,徹底放棄亞音速性能需要商榷,而過分強調超音速性能、比如強調2.5到3倍音速超音速巡航,又會極大地破壞飛機的紅外隱身能力,從而給飛機的整體性能造成影響,這一樣也需要權衡利弊才能決定。
所以,無論是中國的新一代平臺,還是美國的NGAD,盡管在研發之初肯定都考慮過各種新原理、新構型的動力組合,但最后的選擇大家殊途同歸,還是使用小涵道比的渦輪風扇發動機,以確保在這架飛機的亞音速性能和超音速性能上能夠達成均衡。
下一代作戰平臺的發動機
其實,不僅僅是因為性能取舍的問題,軍迷們目前心心念念提到的諸多新原理發動機,根本就是八字沒一撇呢。
我們都知道航空發動機的研發路徑,應該是:先進行概念研發和原理試驗,對原理進行充分驗證、證明其可行性之后再科研立項;科研立項開始研制技術驗證機,進行更為充分的驗證后才能工程立項;工程立項研發的是原型機,這才是真正可以裝機試飛的航空發動機。經過地面臺架試車,高空臺試車,掛飛試飛和裝目標機型定型試飛后,才能拿到發動機的準生證,開始轉入批產,批產裝機完成生產定型才走完航發科研的最后一步。
那這些新原理航空發動機,現在都走到哪一步了呢?比如不少軍迷提到的旋轉爆震/脈沖爆震發動機,目前美國,中國,日本在這方面都有技術探索,但是都只是走到了試驗樣機的環節。
比如今年二月份炒熱過一陣的、說咱們使用RP3型航油作為斜板爆震發動機的燃料,其實咱們只是對相關的可行性進行了研究,歸根結底還是屬于概念研發和原理試驗的范疇。從原理試驗,到真正實際運用,中間差了八條大街,不是那么隨隨便便就能裝在飛機上試飛的。
F-119航空發動機
事實上從航空發動機典型的研發路徑來看,一型航空發動機從技術原理試驗到真正研發成熟,走個三十來年完全正常。比如美國的第四代航空發動機F-119,盡管其技術原型機是1982年提出的PW5000XF119,但是其技術原理和概念研究實際上在70年代就已經開始,實際裝機已經是1997年9月的事情了,而大批量裝機則已經是2005年后的事情了。一臺發動機加上概念研究,到大批量裝機,30年研發周期是有的。
美國YF-23驗證機
以目前爆震發動機的研發進度,也才剛剛到最早的概念研究加上原理試驗階段,從這里開始,到批產裝機,中間沒個30年時間想都別想,這是符合科研規律的正常估計。所以所謂的脈沖爆震發動機的實踐運用,不應該用在六代機上,也許等到2060年研發八代機九代機的時候倒是可以實際裝機。
實際上目前比較現實的、可能在未來10年裝機的航空發動機,也就是自適應變循環航空發動機了。但目前變循環發動機的進度其實也不快,以美國的幾個主要的航發企業來看,下一代自適應變循環發動機和第四代航發一樣,又有了兩個型號,分別是PW的XA103和GE的XA102。
但是且慢,這兩個航空發動機型號目前也只是剛剛完成了初步的設計審查,甚至還沒有開始建造工程原型機。即使一切順利,趕上F119航空發動機的研發進度,下一代變循環航空發動機實際裝機,也得等到21世紀30年代后期了。這還沒考慮到自適應變循環發動機的研發高度復雜,甚至比第四代大推力航空發動機還要復雜,技術門檻極多的情況,起碼在諸如美國的NGAD裝備部隊的時候,想直接裝變循環發動機肯定沒戲的。
所以大伊萬最后的結論就是:
第一,新一代作戰平臺(六代機),無論是中國還是美國,肯定還是會以現有的第四代大推力航空發動機作為動力,不會存在所謂的組合式動力組,不會使用所謂的兩臺渦扇加上一臺沖壓甚至渦噴這種奇技淫巧;
第二,新原理發動機比如爆震波發動機,超燃沖壓發動機等等,目前技術研發還停留在概念研究或者即將工程運用的階段,裝在戰術飛機上絕對不成熟,最典型的脈沖爆震發動機要實際運用起碼要到2050年之后,現在根本不用想了;
第三,自適應變循環發動機是目前進展比較快的技術方向,但是研發高度復雜,實際裝機要等到2040年左右了,大概就是這樣了。
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