殲-20戰斗機近期頻繁亮相,這款由中國獨立制造的第五代戰斗機,正在擔負起“空中鐵拳”,而且殲-20戰斗機在步入2022年,率先執行夜航訓練。四架殲-20戰斗機在夜色下兩兩編組進行空中對抗,在空中互為對手較量中,探索隱身戰斗機模擬超視距空戰訓練。在實戰對抗訓練中,殲-20戰斗機將發揮隱身作戰和超視距作戰能力,依靠著隱身性能確保實現隱匿行蹤,讓對方“看不到”、“打?不到”。同時,殲-20戰斗機配備中遠程空空導彈,實現對目標進行“空中狙擊”,堪稱現代版隱身“空中獵殺”。
殲-20戰斗機具備優秀的隱身性能和機動性能,再加上配備國產航電系統,在態勢感知能力上保持著相當高的水準,最重要是殲-20戰斗機裝備中國制造““國產心臟”,即國產發動機。眾所周知,殲-20戰斗機早期裝備俄制AL-31FN發動機,這款發動機是蘇聯為蘇-27戰斗機量身定做的大推力發動機,整體性能也是相當不俗,而殲-20戰斗機裝備俄制發動機,最重要是國產大推力發動機在可靠性存在著瑕疵,不得不采用俄制AL-31FN發動機作為過渡和替代。
AL-31FN發動機是俄羅斯蘇-27戰斗機配備AL-31F發動機出口中國版本,裝備在中國空軍殲-10A和殲-11A戰斗機,而俄羅斯采用AL-31F發動機則配備在蘇-27和蘇-30戰斗機,其中中國采購蘇-27和蘇-30戰斗機,都采用AL-31F發動機。AL-31F發動機是前蘇聯留里卡土星科研生產聯合體在AL-21發動機基礎上研制小涵道比渦扇發動機,整體采用4級風扇、9級高壓壓氣機、環形燃燒室、1級高壓渦輪、1級低壓渦輪與帶收斂-擴張式噴管的加力燃燒室組成,最大推力達到12.5噸。殲-10A戰斗機配備單臺AL-31FN發動機,最大推力達到2馬赫,整體上俄制AL-31F發動機在2000年左右滿足中國空軍對殲-10A戰斗機要求和標準。
AL-31F發動機推重比達到8左右,裝備兩臺發動機的蘇-27戰斗機達到較好的超機動性,最大推力達到12.5噸整體性能超越俄羅斯AL-21發動機,后者最強改進型號AL-21F3發動機,最大推力達到10.8噸,裝備蘇聯制造蘇-17等戰斗機。AL-31F發動機在減輕整體重量,同時改進發動機整體質量和增加推力,發動機不同段采用不同材料制造,前后段采用高強度合金?鋼?制造,中段采用鈦合金制造,采用不同結構減輕發動機整體質量,將超重的AL-31F發動機由1600千克降至到1533千克,其推力增加到12.5噸。AL-31F發動機采用新工藝,同時打造出不同型號發動機,包括出口到中國AL-31FN和印度空軍蘇-30MKI戰斗機配備AL-31FP發動機,俄羅斯在AL-31F發動機基礎上研制出括帶矢量噴管改進型AL-31FU發動機,其中印度采用AL-31FP發動機則是AL-31FU發動機延續。
印度空軍蘇-30MKI戰斗機配備AL-31FP發動機,可實現著名“普加喬夫眼鏡蛇”機動,這種機動動作最大迎角達到120度,超越蘇-27戰斗機特技飛行動作“眼鏡蛇”機動,最大迎角達到110度左右,而且俄羅斯曾經制造蘇-37戰斗機配備AL-31FU發動機,在相對小半徑內進行常規“筋斗”,驚人的超機動性能,將讓俄制戰斗機在近距空戰優勢超越美歐等國家,而且蘇-35戰斗機采用117S發動機,其超機動性能也是相得益彰,而且新型117S發動機,整體外形跟AL-31FU發動機相近,但最大推力相對AL-31F發動機增加2噸,達到14.5噸。在俄羅斯將AL-31FN發動機推行國際市場,作為俄羅斯發動機外貿型號,在缺乏大推力發動機下,中國空軍果斷采用俄制AL-31FN發動機,裝備在中國新研制和制造殲-10A戰斗機,推動著中國在發動機領域和戰斗機研制。
AL-31FN發動機是俄羅斯根據殲-10A戰斗機結構特點,專門研制大推力發動機。自2003年俄羅斯向中國交付276臺AL-31FN發動機,前后三批向中國交付276臺AL-31FN發動機,時間分別是2003年54臺,2007年100臺和2009年122臺,在2011年中俄簽署新協議,俄羅斯在2013年前向中國交付123臺AL-31FN型航空發動機,總金額達到5億美元。在2016年,中國最后向俄羅斯采購100臺AL-31F發動機,標志著中國結束采購俄羅斯發動機歷史,最重要是中國國產太行發動機可靠性得到保證。中國采購俄制AL-31F發動機,最重要是中國空軍裝備著273架蘇霍伊戰斗機,包括蘇-27和蘇-30戰斗機,再加上中國組裝殲-11A戰斗機,同樣中國空軍殲-10A和殲-10B戰斗機也采用俄制AL-31F發動機。因此,中國采購俄制AL-31F發動機替換1990-2000年期間出口中國蘇-27和蘇-30MKK戰斗機裝備AL-31F發動機。
AL-31F發動機成就“側衛”家族,蘇-27系列戰斗機在強勁AL-31F發動機支持下,可完成匪夷所思的高難度飛行動作,其機動性能也讓全球羨慕,改變美歐等國家對蘇聯航空發動機“鄙視”態度。AL-31F發動機也存在難題,這款發動機翻修壽命過短,但AL-31F發動機沿襲著蘇聯發動機一貫風格,追求最大推力設計和兼顧高速特性能,整體性能相當潑辣,不失為跟美國F100-PW-100發動機相媲美的高性能發動機。中國采購AL-31FN發動機整體保持著AL-31F發動機性能,在尺寸和重量等都相差無幾,但發動機重量減輕,依然存在著AL-31F發動機“短命”、故障率居高不下等問題。
俄制AL-31FN發動機也為中國空軍戰斗機發展?作出?重要貢獻,殲-10A和殲-10B戰斗機,再加上殲-11A和殲-11B戰斗機等早期都受益俄制AL-31FN發動機,而且殲-20戰斗機也同樣采用俄制AL-31FN發動機。隨著,中國在太行發動機不懈努力,這款國產發動機逐漸取代現役俄制AL-31FN發動機,發動機是現代戰斗機最關鍵的“心臟”部位,于1986年著手進行太行發動機研制,借鑒美俄英等國發動機技術,最重要是中國接觸到蘇-27戰斗機配備AL-31F發動機,這款發動機也是俄羅斯最先進戰斗機發動機,借鑒AL-31F發動機經驗,打造太行發動機,在1993年進入太行發動機驗證機研制階段,在殲-11A戰斗機進行測試,采用裝備一臺俄制AL-31FN發動機和一臺太行發動機,降低配裝戰斗機研制風險,受限于戰斗機等限制,在無法改修和簡單改動戰斗機局部,不得不采取改進發動機等設計和指標,在發動機空中試車等,出現高壓壓氣機四級盤破裂和發動機突然空中停車等嚴重事故,經過對事故進行深刻分析,排除發動機故障繼續進行試飛等,在2005年太行發動機設計定型難關結束。
太行發動機定型后,整體質量存在著不穩定,配備中國空軍現役戰斗機,對戰斗機安全造成嚴重威脅,其質量存在著隱患跟發動機制造水平和技術息息相關,早期型號太行發動機?未?采用第三代發動機所使用的單晶渦輪葉片和整體粉末冶金渦輪盤,這也是中國不得不繼續采購俄制AL-31FN發動機。在關鍵性技術上獲得突破,太行發動機采用單晶渦輪葉片和整體粉末冶金渦輪盤,整體制造水平獲得空前提高,經過改進太行發動機推重比得到?顯?著提升。在2010年太行發動機裝備在殲-11B戰斗機,可靠性和穩定性得到改善,逐步取代俄制AL-31FN發動機,同年殲-10戰斗機安裝國產WS-10A發動機取代俄制AL-31FN發動機。
太行發動機整體性能優于俄制AL-31FN發動機,延長發動機運行時間等,逐步擺脫對俄制AL-31FN發動機依賴。2012年,殲-10C戰斗機配備改進型太行發動機(WS-10B渦扇發動機)進行試飛,相對早期太行發動機,增加發動機推力和換裝FADEC系統,作為殲-10戰斗機配套發動機,太行發動機裝備在殲-10戰斗機,將不再受制于俄制AL-31FN發動機長度和重量,對殲-10戰斗機進行改進和設計,增加機身長度和機翼翼根弦長。2018年珠海航展,殲-10B戰斗機裝備推力矢量噴管的太行發動機進行空中表演,包括“眼鏡蛇”,“落葉飄”等?超機??動動作?,將新型太行發動機整體性能表現得淋漓盡致。
太行發動機在殲-10和殲-11戰斗機裝備,整體性能超越俄制AL-31F/FN發動機,最大推力相比俄制AL-31F發動機增加近1-2噸,配備在殲-16、殲-11B、殲-10C等新型戰斗機,最大推力達到14.5噸,超越早期型號太行發動機最大推力13.2噸,而且在WS-10B渦扇發動機基礎上研制WS-10B-3發動機,采用軸對稱矢量噴管技術,新型矢量發動機技術超越早期AL-31FU發動機和俄羅斯現役117S發動機,美空軍F-22戰斗機采用F-119發動機也是矢量發動機,不同之處在于前兩者都采用三元推力矢量尾噴管,后者采用二元推力矢量尾噴管,呈現出非軸對稱形狀和尾噴管截面為矩形,但是俄羅斯117S發動機采用三元推力矢量尾噴管,可進行“上下偏轉”,尾噴口呈現出圓形,但無法進行垂直于機身,而是呈現V型。
殲-10B戰斗機采用“太行”矢量發動機,采用全向噴管,可實現垂直和水平面任何一個方向偏轉。殲-10戰斗機采用配套“太行”發動機,特點在于不再屈尊對戰斗機尾部進行改進,可實現按照中國標準研制新型戰斗機,而殲-20戰斗機采用俄制AL-31F發動機不得不對機體進行改進,最重要是殲-20戰斗機面臨著跟殲-10戰斗機同樣難題,即俄制AL-31F發動機不是為殲-20戰斗機量身定制,不得不讓機體適應俄制發動機和?作出?妥協,而殲-20戰斗機裝備中國制造國產發動機,將激發戰斗機本身潛在的作戰能力。殲-20A戰斗機換裝新型太行發動機(渦扇-10C發動機),整體作戰性能將得到強化,在面對著美制F-35戰斗機包圍,在未來隱身戰斗機對抗中發揮出更加出色的空戰能力和超視距打擊能力。
殲-20戰斗機換裝國產發動機取代俄制AL-31F發動機,空中作戰能力將變得更強,改變中國空軍戰斗機依賴于俄制發動機局面,配備國產發動機,將實現殲-20戰斗機裝備規模和數量不被束縛,依靠著隱身性能,在高威脅環境下承擔起超視距空戰,奪取制空權重要角色。殲-20戰斗機配備渦扇-10C發動機,其尾部隱身性能將得到改善,降低雷達散射截面積,最大推力增加將讓戰斗機超音速機動性能、低速機動性和可操縱性能得到全面釋放,這種錦上添花推動著殲-20戰斗機進步,而且峨眉發動機(渦扇-15發動機)為殲-20量身定制的新型發動機列裝,將讓殲-20戰斗機實現超音速巡航,在美國制定4S隱身戰斗機標準上追平F-22戰斗機。
隨著,殲-20戰斗機裝備渦扇-10C發動機,兩兩編組互為紅藍攻防對手進行空中對抗和模擬隱身戰機纏斗訓練等,這款戰斗機將給中國空軍面貌帶來煥然一新,而量身定制的渦扇-15發動機近期傳出測試,一旦裝備在殲-20戰斗機,將抹平跟美軍F-22戰斗機在推力上整體差距。
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