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f35发动机(F35战斗机的发动机有啥特别之处,比F22牛在哪?)

f35发动机(F35战斗机的发动机有啥特别之处,比F22牛在哪?)

题图来自Unsplash,基于CC0协议

本文目录

  • 1、F35战斗机的发动机有啥特别之处,比F22牛在哪?
  • 2、F35为什么是单发?
  • 3、f-35的发动机有多少台?
  • 4、加装矢量发动机的歼二十,和美国f35有一战之力吗?
  • 5、F15为什么不用F135发动机?
  • 6、美国F-35装备超强发动机,为何机动性反而不如F-22强?
  • 7、现在美国满世界卖F35, 就不怕F135发动机的技术外泄吗?
  • 8、F35的ABC三个版本,是不是都是矢量发动机呢?B型算不算是矢量发动机?
  • 9、为什么说F35发动机的推力大速度却不高?
  • 10、f35发动机能用多少小时?
  • 正文

    1、F35战斗机的发动机有啥特别之处,比F22牛在哪?

    F-35战斗机采用的F135发动机是有史以来战斗机安装过的推力最大的喷气式发动机。实际上,无论是F-22采用的F119涡扇发动机,还是F-35采用的F135涡扇发动机,都是由普惠公司(世界三大航发制造商之一)为美国空军打造的,F135本来就是在F119基础上研制而成的,因此可以算作后者的升级版。

    F-35B构造图

    F-35在设计之初就是一款三军通用多用途战斗机,三个型号F-35A是利用传统跑道起降的空军型,采用的是F135-PW-100;F-35B是短距起飞/垂直降落型,采用的是F135-PW-600;F-35C是舰载型,采用的是F135-PW-400。

    地面试车

    F-35B采用的F135-PW-600比较独特,它集成了罗罗公司的升力系统,和一个升力风扇组合在一起之后,能够使F-35B在很短的距离内起飞然后垂直降落,这套推进系统也是相当神奇,这也是目前战斗机垂直起降技术所能达到的最高点,F-35B也因该发动机成为一款空前的超音速垂直起降战斗机(虽然之前有雅克-41/141,但是该机从未量产)。

    F135-PW-600

    F119-PW-100(F119的第一种生产型号)长5.16米,直径1.2米,净重3900磅(1800千克),最大推力97.9千牛,加力推力156千牛,推重比大于9;F135-PW-100(F135的第一种生产型号)长5.59米,直径1.17米,净重3750磅(1701千克),最大推力125千牛,加力推力190千牛,推重比大于10.5。作为F119的衍生型号,F135提高推力,增加了发动机的空气流量和涵道比,提高了发动机的工作温度。虽然F-35空重可达13吨,但是凭借强悍的动力,臃肿的“肥电”其实相当灵活,F-35也因此成为罕见的单发重型机。

    2、F35为什么是单发?

    这要从F-35的起源来说了。美国为了应对欧洲现场强大的苏联空军,倾尽技术打造了各方面性能都十分优秀的F-22战机,但这也带来了一个问题——昂贵,其平均单价达到2亿美元以上。苏联的一夜解体,让美国空军没了压力,F-22的需求大大降低,订单数量一减再减。最终,其订单数量由700多架降为了187架。然后,美国空军提出了低成本联合战斗机计划,也叫JSF计划,号称单价降为3000万美元/架。这么低的价格,必然要求机体要小,昂贵的发动机要少。F-35长度只有15米多,比歼-10都短1米多,况且美国强大的发动机技术使其单发就能达到18吨以上的推力(实际19.5吨),足以与两台先进中推发动机相当;再加上美国的四代发动机,特别是F135可靠性较高,使用单发也算一个不错的选择。

    3、f-35的发动机有多少台?

    f35战斗机采用的是一台普惠F119-PW-100发动机。F-35使用的,也是世界上唯一可以满足F-35性能要求的发动机就是普惠公司研制的F119-PW-100发动机,F119-PW-100也是人类历史上第一型推重比超过10的航空动力系统。F135发动机采用与F119发动机基本相同的核心机。为提高推力,增加了发动机的空气流量和涵道比,提高了发动机的工作温度;为了获得短距起飞和垂直着陆能力,垂直起降型增加了新颖的升力风扇、三轴承旋转喷管、滚转控制喷管。其3级风扇采用超中等展弦比、前掠叶片、线性摩擦焊的整体叶盘和失谐技术,在保持原风扇的高级压比、高效率、大喘振裕度和轻质量的同时,将风扇的截面面积增加了10%-20%。6级压气机与F119发动机的基本相同。[14]

    4、加装矢量发动机的歼二十,和美国f35有一战之力吗?

    F35虽然是全球研发费用最高的战斗机,但是它最初的却是为廉价而生的。

    当初美国搞出了全球最为尖端的隐形战斗机F22,具有4S性能:隐身、超音速巡航、超机动、超级信息处理能力。那可谓是一骑绝尘、独孤求败。

    但是当F22量产了100多架以后,美国却发现高手太过寂寞,完全无处着力。两亿多美元一架的昂贵机器,根本无用武之地。当时俄罗斯最先进的战机是苏30,还没有大量装备,中国也不过是歼10,跟F22完全不在一个级别。最关键的是,9.11事件后,美军转变了战略方向,主要工作是打击塔利班、基地这样的山地游击队和恐怖组织,F22更是奢侈的摆设而已。

    于是,美国开始考虑设计一款起降方便,价格相对F22更低廉,大约与F16持平的联合打击攻击机,跟F22高低搭配,洛马西德的F35战机方案浮出了水面。

    所以,虽然F35比F22更新,但是他实际上是F22的缩小版和低配版。他设计的目的是为了应对城市作战和反游击作战,另外在F22踹门之后的跟随作战。因此,F35除了起降更方便之外,性能实际上达不到4S水平。最起码他不具有超音速巡航能力,最初的设计甚至是亚音速飞行。

    只是后来反恐战争结束,中俄新式战机不断列装,搞的F35压力山大,就不断改进升级配置,最后搞来搞去,搞成了比F22研发费用还高的战机。尽管造价昂贵,但是主要还是敲诈那些跟班们的钱财,由于初期设计缺陷,整体性能还是F22的搭配战机。

    那么,歼20是具有4S作战能力的战机,即便不加装矢量发动机,作战效能也在F35之上。歼20是鸭翼布局的隐形战斗机,其具有更优秀的空气动力学性能,而且其体积比F35更大,那么载弹量、航程也占有更多优势。还是双发战斗机,其战场生存能力、可靠性也比F35具有更大的优势。

    加装了矢量发动机的歼20,很明显的比F35具有更大的优势。所以,这个问题应该反过来问:F35有没有跟加装了矢量发动机的歼20进行一战之力。

    5、F15为什么不用F135发动机?

    技术上不可行,性价比上不可取。

    F135发动机是F35隐身战斗机的装机动力,代表了当今军用发动机的最高水平。

    F135是当今推力最大、技术水平最高的战斗机用发动机,最大加力推力超过18吨、最大军推超过13吨,推重比超过10,而且可靠性和寿命指标非常出色。而且,最新改型的F135最大推力已经超过20吨。

    F135总共有3个型号,分别是用于常规起降型的F135-PW-100、用于舰载型F35C的F135-PW-400,以及用于垂直起降型F35B的F135-PW-600。上图就是F135-PW-600,发动机喷口可以项下选装,而且前部还有一个升力风扇。

    F15是美国于上个世纪70年代开始装备的四代机(我国标准3代机),目前美国空军仍装备数百架F15C/D、F15E,而且已经确定采购F15的最新改进型F15EX。美国F15普遍使用同为普惠生产的F100系列发动机,少数使用通用的F110系列(F100和F110在尺寸和性能上基本一致)。美国目前服役的F15系列普遍机龄较高,需要通过改进才能适应未来空战,那么用最先进的F135装备于F15行不行呢?

    答案是:不行。

    首先,F135的尺寸比F100/F110系列大的多,如果安装到F15上,那么F15的机体结构要大改,成本非常高。

    F135体型较大,长度为5.59米,最大直径1.3米,重1670公斤。

    而F15普遍使用的F100系列长度为4.86米、最大直径1.18米,重1.4吨左右。由此可见,F135比F100大10%左右,F15的后机身必须重新设计才行。

    其次,F135的涵道比在战斗机用发动机中算是比较高的,虽然推力大、耗油率低,但是高速性能差,不符合F15的定位需求。

    为了满足F35大航程、大载弹量的要求,F135在性能参数上偏重于提高推力、减低耗油率,所以涵道比高达0.57,使得其高速性能不佳,F35最大速度才1.6马赫。作为对比,F22使用的F119发动机涵道比0.3,极端注重高速性能。

    而F15在整体性能上偏重于高空高速性能,毕竟是正经的制空战斗机,如果换装F135,除了后机身增厚带来的阻力,F135较差的高速性能也会进一步拖累其高速区间的飞行性能。

    综上,F135虽然性能先进,但是给F15换装的主意既在技术上不可行,在性价比上也不可取,就像歼10不可能换装涡扇15一样。

    6、美国F-35装备超强发动机,为何机动性反而不如F-22强?

    主要是两个原因,一个是F-35空战推重比相对较低,另一个是超音速升阻比相对较低,并不单纯只是推力矢量系统的原因。

    现在很多人一提起F-35与F-22的机动性差距,总愿意归结于推力矢量系统的差距,但实际上远不至如此。

    F-35是美国JSF“联合攻击战斗机”的产物,主要的目的是为美国及其盟友研发一款低成本的三军通用“联合攻击机”,所以它的主要设计指标都是围绕三军通用、多用途攻击机来设计的。

    而F-22是源于美国的ATF“先进战术战斗机”项目,主要的研发目的是为了给美国空军研发一款替代能F-15,并在性能上全面压倒前苏联空军以夺取制空权的战斗机,所以F-22的主要设计指标都是围绕空战设计的。

    所以两者的性能指标侧重是不同的,而F-35虽然采用了推力更大的F-135发动机、空重也更轻,但是由于是单发设计,其空战推重比只有1.0左右,而F-22虽然采用推力相对较少的F-119发动机,但由于是双发设计,其空战推重比高达1.4,所以推力上F35其实是不占优势的。▲F-35A所采用的F-135发动机虽然推力相对更大,加力推力可以达到191.3千牛(未升级前),而F22所采用的F-119尽管推力只有173.4千牛,但是因为F-22是双发设计,所以其空战推重比反而要比F-35大。

    再一个超音速升阻比的问题;

    在F-22的4S能力中,超音速巡航与超级机动能力,其实都是依赖于F-22较高超音速升阻比的气动外形设计,而F-35作为一个“联合攻击机”并不强求超音速巡航能力和超级机动性,所以F-35在气动外形设计的时候,其超音速性能的优化很低,在超音速升阻比上与F-22有巨大的差距。▲我们很多人都听过F-135超重问题,作为一个单发飞机其空重比F-15A都要重,就是因为美国空军要求F-35要具有1240公里的作战半径同时,还要能在机腹弹仓中携带两枚2000磅的JDAM,并且要将各种电子对抗设备、新型传感器内置,所以只能尽可能的多塞,塞着、塞着自然就超重了!

    所以我们直观的看F-35就是一副短粗、矮胖的形状,而对飞行器来说,其优越的超音速气动设计,是要求高长细比和平滑的纵向面积率分布,而这两项F-35做得都不好,所以自然F-35在超音速能力上就不如F-22了。

    而五代机的超机动性其实指的就是超音速机动能力,而F-35就连普通的超音速性能都不如F-22,那超音速机动能力就更别提了。▲F-22与F-35的飞行包线图,可见其在纵向逼近2马赫范围,在全程都对F-35有优势,这可不是一个推力矢量系统就能做到的!

    7、现在美国满世界卖F35, 就不怕F135发动机的技术外泄吗?

    我想问一句,大家在学生时代的时候有没有遇到过这种无奈,就是对于一些难度很大的题目,是不是拿着参考答案也不会做?或者别说是看参考答案了,就算是老师已经给你讲了一遍解题过程,你也不一定就能完全搞明白究竟怎么做出来的,所以,道理其实就差不多,顶级航空发动机技术被称为“人类工业皇冠上的钻石”,这种对于目前世界上绝大部分国家来说就是“天顶星技术”的玩意,不是谁都可以在这个领域分一杯羹的!

    为什么美国佬到处卖肥电也不担心肥电上面装的F135发动机技术会泄露呢?首先,我们要知道F135发动机可以说是目前最先进的军用大推力涡喷,其最大推力接近20吨,推重比达到了11.46,是目前世界上所有大推力军用涡喷中唯一一个推重比超过10的发动机(F-22战机上使用的F119发动机最大推力只有16吨,推重比不到10),在使用寿命方面,美国佬的发动机也是一枝独秀;其次,目前世界上有能力并且已经可以制造大推力军用涡喷的国家只有三个,那就是美、俄、中,而英国的罗罗(即劳斯莱斯),能力是有,不过人家目前主要精力放在了民用航发领域!

    也就是说,除了这几个国家之外,全世界所有剩下的国家那所谓的发动机技术也就是停留在PPT上这样的水平,包括小日本、以色列、土鸡这样的国家在内也一样,他们统统都属于“有参考答案也不会做题”的那种,也就是说,哪怕是把F135发动机拆开来摆在他们面前,再加上一份详细的设计图纸,这些国家也没有能力可以防止F135发动机,其实别说是他们了,就算是已经可以制造大推力军用涡喷的我们和俄罗斯,结果也会差不多,就算拆的再详细也同样没有仿制的能力。

    其次,能造发动机的巨头公司对自己的产品都有着严格的追踪保护措施,举个例子,目前在民用航发领域的扛把子,英国的罗罗,其卖出去的每一项发动机产品,都能不间断的像罗罗的监测中心传送相关数据,你如果想要非法拆解发动机,那么罗罗绝对能在第一时间知道,所以,军用航发就更不用说了,我就不信洛马对自己的发动机会没有相关的监测手段,再说了,需要跟美国买肥电的国家,都是没有能力造先进战机的,别说五代机了,三代机他们也造不出来(英国除外),飞机都不会造,为了发动机得罪美国有什么好处?

    8、F35的ABC三个版本,是不是都是矢量发动机呢?B型算不算是矢量发动机?

    F-35闪电II战斗机是美国洛克希德马丁公司研制的一款第五代战斗机,这是美军的JSF联合攻击的项目成果。F-35闪电II战斗机总共有三个型号,分别是常规起降的F-35A,具备短距/垂直起降能力的F-35B和航空母舰舰载机的F-35C。虽然F-35闪电II战斗机被称为联合攻击机三军通用,实质上这三款型号的差别非常大。

    F-35闪电II战斗机使用的发动机型号有差异,其中最大的差异在于F-35B使用的F135-PW-600,这是一款采用升级风扇和可偏转尾喷口的大推力涡扇发动机,加上升力风扇的推力可以达到180千牛,而其余两款F-35闪电II战斗机使用的F135-PW-100和F135-PW-400则没有这个功能。

    严格意义上F-35B闪电II战斗机使用的F135-PW-600发动机不属于矢量发动机,这款发动机的尾喷口只能在起降过程中发挥作用,而在机动飞行中是无法通过矢量来提高机动能力。当F-35B闪电II战斗机进行起降或者悬停的时候,发动机尾喷口就可以向下旋转,另外还要开启机身中部的升力风扇结构。

    在F-35闪电II战斗机之前的F-22A猛禽战斗机是具备二元矢量发动机的型号,这款F119发动机的核心机也是F135发动机的核心机。目前在第五代战斗机上只有F-22A使用了矢量发动机,不过俄罗斯没有完成设计的苏-57也是使用矢量发动机,而且发动机喷口是采用的全向结构。

    9、为什么说F35发动机的推力大速度却不高?

    因为F-35的气动优化重心是亚跨音速性能,而不是超音速性能。对于任何空气动力学飞行器来说,飞的快费油,飞的慢省油可以说是一条公理,对于任何导弹,飞机来说都是这样。而非空气动力学飞行器呢?就是弹道导弹啥的。这是因为,根据飞行速度的不同,可供选用的发动机不同,而从空气动力学的角度讲,超音速飞行器的升阻比远不如亚音速飞行器那么高。

    而F-35没有要求超音速巡航,因为对中型五代机而言,超音速巡航这一指标的代价是非常大的,所以超音速段的气动性能并不怎么好,所以飞的慢。对于战斗机而言,作战半径无疑是一个重要指标。美国人在F-22上吃了一次亏,在F-35上对飞机的载油量和航程提出了很高的要求。

    F-22的机内载油量仅有8.2吨,甚至还不如F-35A,后者有8.3吨,而内油最多的F-35C,载油量高达9.3吨。而刚才提到了,空气动力学飞行器遵循着飞的快就飞不远的原则。而F-35的F-135发动机却是个油老虎,而且自身气动外形上也满是鼓包。所以F-35将最大飞行速度定在1.6M是非常理智的,首先,F-35的最优巡航速度将在0.9M左右,而0.8-1.3M的跨音速段,是空战发生最为频繁的一个速度段,最大飞行速度放在1.6M,则可以在0.8M-1.3M之间将飞机的升阻比做到很高的水平,既可以保证在空战常见的速度段有较好的飞行性能,同时兼顾更大的作战半径。

    总之,飞行器的设计是一个系统性的工程,本质上是在技术,需求,工程能力三个方面做到平衡的过程,绝不是说某项技术很牛逼,对应的部分性能就一定好。

    10、f35发动机能用多少小时?

    以美军F-35战机为例,该机曾在2010年通过13000多小时性能测试后,由美普惠公司正式向美空军交付首台F135-PW-100第四代涡扇发动机。因此,F-35发动机的有效寿命大约在10000小时以上。