礪道智庫 2024-02-07 11:29 山西
據(jù)沙盒網(wǎng)2月5日?qǐng)?bào)道啄寡，隱形戰(zhàn)斗機(jī)的好壞取決于為其提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。美國能夠有效地部署足夠數(shù)量的此類先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)來裝備高端戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)隊(duì)宴杀。俄羅斯去年12月宣布其國產(chǎn)第五代發(fā)動(dòng)機(jī)（在大多數(shù)國際圈子里稱為土星AL-51）也將于2024年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)杠河。這些新發(fā)動(dòng)機(jī)的加入將為俄羅斯Su-57的戰(zhàn)斗性能和隱身性帶來明顯提升——這是俄羅斯第五代噴氣式飛機(jī)比其他同類噴氣式飛機(jī)更難解決的問題昏翰。
F-22的突破性發(fā)動(dòng)機(jī)
盡管當(dāng)今戰(zhàn)斗機(jī)普遍關(guān)注隱身性以及較小程度的數(shù)據(jù)融合，但美國的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)勢同樣有價(jià)值它碎，它通過高功率輸出和精心設(shè)計(jì)的雷達(dá)和紅外探測緩解相結(jié)合函荣，使美國戰(zhàn)斗機(jī)脫穎而出。
普惠公司的F119渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)于1983年開始開發(fā)扳肛，該發(fā)動(dòng)機(jī)后來成為世界上第一架第五代戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)傻挂，通用電氣和普惠公司都獲得了原型設(shè)計(jì)合同。
通用電氣在隱形飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部署方面一直是明顯的領(lǐng)先者挖息，已經(jīng)成功改裝了最初為F/A-18大黃蜂開發(fā)的F404渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)金拒，以在F-117夜鷹上執(zhí)行隱身任務(wù)。該公司還開發(fā)了B-2Spirit的F118渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)套腹，該發(fā)動(dòng)機(jī)是F110發(fā)動(dòng)機(jī)的非加力衍生品绪抛，其隱身性更高，多年來已在多種戰(zhàn)斗機(jī)上服役电禀，包括F-16幢码、F-15E和新型F-110發(fā)動(dòng)機(jī)。
GE令人難以置信的前傾YF120發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)具有更高的性能尖飞，這在很大程度上要?dú)w功于其突破性的可變循環(huán)設(shè)計(jì)症副，該設(shè)計(jì)使用旁通管使發(fā)動(dòng)機(jī)在大多數(shù)飛行狀態(tài)下都能像低旁通渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)一樣工作，但過渡到幾乎完整的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)功能在高海拔地區(qū)葫松，效率會(huì)更高瓦糕。
但這種高科技方法與普惠公司更扎實(shí)但仍具有開創(chuàng)性的提案相比底洗，同樣具有較高的重量損失和復(fù)雜性腋么。
普惠公司的YF119可能更加務(wù)實(shí)一點(diǎn)，但它并不缺乏技術(shù)進(jìn)步亥揖。YF119借鑒了美國陸軍先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)氣體發(fā)生器(ATEGG)計(jì)劃的先前開發(fā)成果珊擂，為渦輪風(fēng)扇葉片成形提供最佳效率圣勒，并借鑒了聯(lián)合技術(shù)演示發(fā)動(dòng)機(jī)(JTDE)計(jì)劃，以減少所需的級(jí)數(shù)相同的功率輸出摧扇。因此圣贸，普惠公司革命性的新型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)可以將壓氣機(jī)級(jí)數(shù)從F100等發(fā)動(dòng)機(jī)的10級(jí)減少到僅6級(jí)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的推力輸出增加22%扛稽，而零件數(shù)量減少了40%吁峻。
他們的YF119設(shè)計(jì)的多變量、線性二次調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)可以在所有飛行條件下實(shí)現(xiàn)極其精確的發(fā)動(dòng)機(jī)控制在张，在幾乎所有情況下最大限度地提高效率和性能用含，并且配備了主動(dòng)管理工具集和新的可靠性跟蹤系統(tǒng)，如在線油屑監(jiān)測傳感器帮匾，可實(shí)時(shí)評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)磨損啄骇，以進(jìn)一步簡化和減少維護(hù)和維修要求。
它的三區(qū)加力燃燒室將燃油噴射器放置在厚而彎曲的葉片中瘟斜，旨在阻擋渦輪機(jī)的視線缸夹；這些葉片涂有早期基于陶瓷的雷達(dá)吸收材料，以進(jìn)一步減少雷達(dá)探測螺句。發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴提供±20°推力矢量虽惭，可實(shí)現(xiàn)令人難以置信的特技飛行性能、在高空提供更好的控制以及在更高迎角下更有效的飛行壹蔓，使用楔形襟翼來減少雷達(dá)回波趟妥，同時(shí)還有助于主動(dòng)混合發(fā)動(dòng)機(jī)排氣與環(huán)境空氣一起排出，以降低熱（或紅外）可檢測性佣蓉。
當(dāng)YF-22及其YF119發(fā)動(dòng)機(jī)成熟為F-22和F119時(shí)披摄，它們代表了歷史上所有戰(zhàn)斗機(jī)中最先進(jìn)的機(jī)身/發(fā)動(dòng)機(jī)組合，具有前所未有的推力矢量機(jī)動(dòng)性勇凭，是普惠公司聲稱的兩倍當(dāng)前狀態(tài)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)在超音速飛行時(shí)的推力疚膊。
這些新型F119發(fā)動(dòng)機(jī)在加力燃燒器下的功率輸出比為SR-71Blackbird提供動(dòng)力的J58更大，因此在標(biāo)準(zhǔn)軍用功率下（每臺(tái)約26,000磅）可以比F-15C發(fā)動(dòng)機(jī)在加力燃燒器啟動(dòng)時(shí)輸出更大的推力虾标。事實(shí)上寓盗，F(xiàn)-22擁有足夠的動(dòng)力，不僅可以在軍事力量下保持超音速璧函，而且可以在完全不使用加力的情況下加速到超過1馬赫傀蚌。它甚至可以在“超級(jí)巡航”（或不加力飛行）時(shí)保持高達(dá)1.8馬赫的速度。
簡而言之蘸吓，F(xiàn)119與F-22完全一樣善炫，為美國提供了決定性的空中力量優(yōu)勢。
俄羅斯的AL-51
俄羅斯首屈一指的隱形戰(zhàn)斗機(jī)-蘇霍伊Su-57库继，經(jīng)歷了一個(gè)陷入困境的開發(fā)和生產(chǎn)周期箩艺，但事實(shí)是窜醉，與像F-22在某種程度上扭曲了人們對(duì)俄羅斯航空技術(shù)重大飛躍的看法。
據(jù)稱艺谆，雖然在雷達(dá)屏幕上Su-57的設(shè)計(jì)估計(jì)比F-22大數(shù)千倍榨惰，但在雷達(dá)上估計(jì)它比其前身小16-30倍，Su-27——盡管遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外同行静汤，但仍標(biāo)志著重大設(shè)計(jì)改進(jìn)琅催。盡管如此，隱身性只是Su-57計(jì)劃陷入困境的眾多領(lǐng)域之一——雖然產(chǎn)量很容易成為這款飛機(jī)的主要缺點(diǎn)（迄今為止服役的Su-57不足20架）虫给，但俄羅斯長期存在的第五代發(fā)動(dòng)機(jī)問題可能會(huì)給該機(jī)帶來嚴(yán)重影響恢暖。
俄羅斯目前服役的少數(shù)Su-57均采用推力矢量Al-41F1發(fā)動(dòng)機(jī)的更新版本，該發(fā)動(dòng)機(jī)也為該國第四代Su-35S提供動(dòng)力狰右。這款渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)自20世紀(jì)80年代以來一直在飛行杰捂，盡管在安裝到Felon之前它包含了更新的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
雖然這些發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)過時(shí)棋蚌，但在加力燃燒室下可產(chǎn)生相當(dāng)大的功率嫁佳，Su-57機(jī)身中的每臺(tái)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)都能夠輸出約32,000磅的推力，幾乎與為F-22提供動(dòng)力的F119相當(dāng)谷暮，但俄羅斯發(fā)動(dòng)機(jī)在沒有軍事力量之前蒿往，F(xiàn)119的推力只有19,900磅，而F119的推力高達(dá)26,000磅湿弦。
因此瓤漏，俄羅斯聲稱Su-57可以進(jìn)行超級(jí)巡航，但按照美國的標(biāo)準(zhǔn)颊埃，其性能實(shí)際上達(dá)不到這一稱號(hào)蔬充。美國空軍認(rèn)為“超級(jí)巡航”是指在沒有加力燃燒室的情況下以1.5馬赫或更高的速度飛行，因?yàn)樵S多美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)實(shí)際上可以在沒有加力燃燒室的情況下暫時(shí)保持較低的超音速班利。然而饥漫，俄羅斯認(rèn)為任何沒有加力燃燒室的超音速飛行都是“超級(jí)巡航”，因此盡管Su-57在干飛行中可能只能達(dá)到1.3馬赫左右罗标。
然而更糟糕的是庸队，這些發(fā)動(dòng)機(jī)并不是為隱形應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此闯割，由于省略了雷達(dá)回波緩解噴嘴或?qū)⑴懦龅膹U氣與周圍環(huán)境進(jìn)行主動(dòng)混合彻消，俄羅斯的隱形戰(zhàn)斗機(jī)更容易被雷達(dá)和紅外系統(tǒng)探測到。簡而言之宙拉，Su-57可能是一款能力強(qiáng)大的戰(zhàn)斗機(jī)宾尚，但它并不是一款隱形戰(zhàn)斗機(jī)，而且它的發(fā)動(dòng)機(jī)是這個(gè)問題的一個(gè)重要組成部分鼓黔。
這就是AL-51終于登場的地方央勒。雖然Su-57于2010年開始飛行，但為其提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)直到2015年才開始正式開發(fā)澳化，并計(jì)劃于今年晚些時(shí)候開始將其安裝在機(jī)身中崔步。俄羅斯媒體廣泛聲稱，這些新型發(fā)動(dòng)機(jī)與美國第五代發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)甚至更先進(jìn)缎谷。
俄羅斯報(bào)告強(qiáng)調(diào)井濒，這些新型AL-51發(fā)動(dòng)機(jī)將非常強(qiáng)大。其非加力推力約為24,300磅列林，略低于猛禽瑞你，但后燃功率卻高達(dá)37,500磅。自該計(jì)劃開始以來希痴，俄羅斯媒體聲稱者甲，在可維護(hù)性和燃油效率方面也取得了顯著改進(jìn)，這似乎與他們的努力的發(fā)展階段相符砌创，但有趣的是虏缸，官方很少討論新發(fā)動(dòng)機(jī)的任何隱形改進(jìn)設(shè)計(jì)。
有分析稱嫩实，這些AL-51似乎將幫助Su-57進(jìn)一步領(lǐng)先于第四代刽辙。
另一場渦扇革命：自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)
早在2016年，美國空軍生命周期管理中心推進(jìn)局就悄悄向通用電氣和普惠公司授予了新的開發(fā)合同甲献，以部署下一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)宰缤，旨在用它們?yōu)橄乱淮[形戰(zhàn)斗機(jī)提供動(dòng)力。
從歷史上看晃洒，每種渦輪風(fēng)扇設(shè)計(jì)都代表著各種妥協(xié)慨灭，包括平衡高端功率輸出與遠(yuǎn)程效率的需要。因此球及，為貨機(jī)缘挑、間諜飛機(jī)等設(shè)計(jì)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)往往優(yōu)先考慮燃油經(jīng)濟(jì)性而不是發(fā)電，而戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)則優(yōu)先考慮高端性能而不是航程桶略。然而语淘，自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（例如AETP計(jì)劃中正在開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)）旨在放棄這種妥協(xié)。
GEEdisonWorks先進(jìn)作戰(zhàn)發(fā)動(dòng)機(jī)總經(jīng)理大衛(wèi)·特威迪稱：“空軍的目標(biāo)是開發(fā)下一代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)架構(gòu)和技術(shù)际歼，以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗推進(jìn)能力的代際跨越惶翻。”
這項(xiàng)稱為自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)過渡計(jì)劃(AETP)計(jì)劃將推力比為F135適度增加10%鹅心，同時(shí)航程增加25%吕粗，熱管理也大幅提高。
為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)旭愧，這些新發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為在不同的功能“模式”下運(yùn)行颅筋。當(dāng)飛行員需要發(fā)動(dòng)機(jī)在戰(zhàn)斗中發(fā)揮最佳性能時(shí)宙暇，他們可以用力踩油門，發(fā)動(dòng)機(jī)的管理系統(tǒng)將根據(jù)提示切換到重燃高推力模式以獲得最大功率议泵。相反占贫，在巡邏時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將保持高效先口、低燃燒模式型奥，以延長每加侖燃料提供的里程或徘徊時(shí)間。
2021年5月碉京，GE的XA100自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)轟鳴而出厢汹，立即超越了空軍的目標(biāo)。特威迪表示谐宙，他們發(fā)現(xiàn)幾乎整個(gè)飛行包線的推力增加了10%以上烫葬，某些區(qū)域的推力增加了20%。但推力并不是XA100唯一擅長的領(lǐng)域凡蜻。通過在不同的推進(jìn)模式下運(yùn)行厘灼，該發(fā)動(dòng)機(jī)還提供了巨大的經(jīng)濟(jì)性提升。
“當(dāng)你將其轉(zhuǎn)化為對(duì)平臺(tái)的意義時(shí)咽瓷，就會(huì)發(fā)現(xiàn)續(xù)航里程增加了30%设凹，或者徘徊時(shí)間增加了50%，具體取決于你希望如何利用燃油燃燒改進(jìn)茅姜。隨著推力的增加闪朱，加速度和戰(zhàn)斗能力顯著增加∽耆鳎”
有一段時(shí)間奋姿，五角大樓甚至評(píng)估將這些先進(jìn)的新型發(fā)動(dòng)機(jī)添加到F-35中，作為其Block4升級(jí)的一部分素标。最終称诗，美國國防部選擇了簡單升級(jí)現(xiàn)有F135的更便宜的路線。
斯內(nèi)登表示头遭，這些更新的發(fā)動(dòng)機(jī)將采用先進(jìn)的復(fù)合材料和陶瓷基材料寓免，以減輕重量并進(jìn)一步增強(qiáng)其熱管理能力，預(yù)計(jì)它們將及時(shí)投入使用计维，為下一代制空戰(zhàn)斗機(jī)提供動(dòng)力袜香。
