【軍武次位面】作者:樂樂
近日,《央視新聞》就中航工業在渦扇發動機領域,的60餘年發展曆史進行了專題報道。除了早期研發的渦扇-5,渦扇-6,如今正開枝散葉應用在多款戰機上的渦扇-10之外,還非常罕見地提及,一直隻處于外界猜測之中的渦扇-15。并對于這款外界期待已久的先進發動機,做出了一定總結:渦扇-15是一款大推力小涵道比矢量推力發動機,已進行過多輪測試,各項指标都有進一步提升和完善。這種來自官方的正式認可,是對渦扇-15發展的權威認可,也使得外界為之歡欣鼓舞。而一個很有意思的問題是,渦扇-15除了推力的增大之外,其矢量推力技術,對殲-20究竟有多重要?
▲官方媒體的相關報道
就目前來說,國内真正在發動機矢量噴管領域肉眼可見的成績,當屬2018年珠海航展上,驚鴻一瞥的殲-10B矢量技術驗證機。事實上,當時殲-10B表演雖然非常精彩,但外界其實還是有一些關于矢量推力技術,究竟有何用途的疑問。而如果用一些蒼白幹澀的理論來解釋這個問題,不免有些枯燥,因此,可以舉一個更加生動形象,又便于理解的對比例子,來解決殲-10B矢量技術驗證機,以及日後渦扇-15所搭載的矢量噴管,對于其載機究竟有何意義。
▲當時殲-10B矢量技術驗證機的驚豔表演
2012年前後,俄羅斯在其一系列蘇-30戰鬥機基礎上,推出了被稱為“蘇-27終極改進型号”的蘇-35S戰鬥機,其應用的117S發動機,就搭載有俄羅斯航空工業研發的矢量噴管。而在僅僅4年之後的2016年,國産殲-16戰鬥機也開始小批量生産,因為其技術淵源同樣是俄制蘇-27戰鬥機,并且整體技術水平與蘇-35S非常接近,因此兩者經常被用來對比。而如果從外觀上來看,兩款戰鬥機最為顯著的區别,就是蘇-35S去掉了背部的減速闆,而殲-16仍然搭載這個裝置,這正是兩者之間的巨大差距。
▲蘇-35S背部已經沒有減速闆
相比更容易在降落時見到的減速傘,戰鬥機背部搭載的減速闆,主要并不是用于在降落時幫助戰鬥機減速。事實上,正如同普通汽車所設置的油門與刹車片一樣,戰鬥機的推進裝置與減速闆,同樣是負責在戰鬥機飛行時,加速和減速的裝置。當戰鬥機進行機動時,減速片實際上是堪稱與推進系統同樣影響,戰鬥機速度切換、狀态轉變的關鍵系統。而蘇-35S之所以能取消這個,一般認為不可或缺的重要裝置,正是因為蘇-35S已經将其動力系統、機翼、以及尾部的矢量裝置,融合在新型飛控系統之中,完成了從普通戰鬥機二維控制向三維的跨越性轉變。其最重要的意義并不在于取消減速闆,省下來的上百公斤重量,而是在于飛控系統對機身的精确控制能力,已經實現了飛躍,從而大幅度提高戰鬥機操作、機動性能。
▲蘇-35S的飛控技術非常優秀
從某種意義上來說,這種進步就如同二維畫圖與3D建模的區别,即使後者剛剛起步,但的确是本質上的差距。而這一切是建立在蘇霍伊設計局,在蘇-27機體上20餘年的不懈研究,以及在與印度合作發展蘇-30MKI項目時,後者前後投入數十億美元所完善的矢量噴管技術基礎上。相比之下,殲-16的機體外形雖然與蘇-35S非常接近,但國内無論是在矢量噴管領域的技術積累,還是對于殲-16飛行特性的研究,均與俄羅斯航空工業有顯著差距。因此,最終誕生的第一套國産矢量噴管,反而是搭載在純國産的殲-10上,原因就在于,從第一張圖紙開始就是自主設計的殲-10,國内掌握的遠比殲-11/殲-16系列更深刻。
▲殲-10B矢量技術驗證機确實異常震撼
同時,殲-10也在不經意間創下了,第一款單發戰鬥機搭載矢量噴管,并進行高機動矢量表演的成就。而美制F-35系列雖然同樣是單發戰鬥機,并搭載了矢量噴管,但由于F-35B的垂直起降要求,使得其矢量噴管能夠偏轉的角度和應用範圍較為有限。因此F-35雖然能夠憑借優秀的發動機和基礎設計,即使不憑借矢量噴管也能對外展示,例如“落葉飄”的高機動表演,但一般認為,F-35系列并不具備常規意義的矢量機動能力。
▲F-35的機動性能并沒有那麼差
更重要的是,一旦未來殲-20成功搭載擁有矢量噴管的成熟型渦扇-15,其意義遠不是增強機動性,提高近距格鬥能力那麼簡單。美國空軍曾對其F-22A隐身戰鬥機,進行過一項别有意味的測試,那就是在F-22A放棄隐身能力(搭載龍勃透鏡)的情況下,分别隻進行簡單機動配合超音速飛行,或在高機動飛行保持較低速度,以測試AIM-120D這類先進中距空空導彈,對其有效攻擊範圍。結果顯示,AIM-120D在以上兩種情況,往往能保證60到70千米的殺傷距離(排除外界幹擾)。然而,一旦F-22A将超機動性和超音速巡航能力結合在一起,那麼AIM-120D對其有效攔截距離,就迅速縮水至不足30千米。
▲F-22A的綜合性能相當不錯
背後的根本原因在于空空導彈的有效攔截距離,本質上是導彈當時的能量以及剩餘燃料,和戰鬥機速度與機動性能的較量,如果戰鬥機能夠憑借較高的速度及機動能力,消耗掉空空導彈剩餘燃料及能量,那麼戰鬥機自然能夠躲避空空導彈的追擊,反之,則往往兇多吉少。而F-22A之所以能表現出如此強悍的姿态,就在于将超機動性和超音速巡航能力結合在一起,事實上,哪怕僅是僅将速度發揮到極緻,機動性能很差的蘇制米格-25戰鬥機,就已經成為不朽的傳奇,在1991年海灣戰争中,仍然能展示屬于自己的鋒芒。
▲多種因素的結合造就了F-22A的出色
而F-22A在實戰中的表現,其實是超機動性和超音速巡航的有機結合基礎上,進一步融入隐身性能,這三種有利因素綜合影響帶來的增益效果,往往是呈指數性上升的姿态。就目前來說,美國空軍并未公開過更進一步的研究,但即使以最簡單的邏輯推測,這也将是一個相當恐怖的結果,也是目前國産殲-20需要努力的地方。
▲殲-20仍然需要努力
曾幾何時,先進矢量噴管技術由于印度與俄羅斯合作開發的蘇-30MKI戰鬥機,在服役時表現出的不可靠狀态,以及美國航空工業為F-22A、F-35所搭載的矢量噴管,所付出的一系列慘重代價,使得國内輿論長期對于國産矢量噴管并沒有太大信心。但誰也沒有提前想到的是,殲-10B矢量技術驗證機在2018年的驚天一躍,卻使得這一切變得似乎觸手可及。而如今官方對于渦扇-15性能的表态,無疑使得殲-20距離大規模裝備渦扇-15更近一步,也許在不久之後,就能見證來自殲-20與渦扇-15的更大驚喜,從而收獲一份期待已久的喜悅。
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