财新传媒
位置:博客 > 沈海军 > 歼-10B超机动飞行表演的背后(时评.科普.原创)
十一
7
2018

歼-10B超机动飞行表演的背后(时评.科普.原创)

昨天(11月6日)上午,笔者于河南某中学进行航空科普讲座,讲座题目为《腾飞的中国大飞机》。讲座中谈到了国产大飞机,谈到了国产航发,也谈到了中国航发与世界先进水平之间的差距。

    讲座完后,随手翻了下手机微信,突然发现 “珠海航展国产歼-10B飞机矢量动力超机动表演”的消息刷屏了。各种国产歼-10B“眼镜蛇”、“J-翻滚”、“落叶飘”等高难度动作的飞行表演视频、照片爆屏,目不暇接,不禁连着一口气点了20多个赞。

    真心讲,国产飞机推力矢量技术能够有如此出色的表现,真是令人兴奋。

 兴奋之余,一个疑问很快浮现在脑海:本次歼-10B使用了那种发动机?是传说中的国产WS-10B“太行”涡扇发动机吗?毕竟长期以来,中国的战机很大程度上依赖俄罗斯人的发动机。于是连忙朋友圈问了几个朋友。

答案很快传来,是国产航发!是国产WS-10B“太行”涡扇发动机。

太好了!心里就像悬着的一块巨石落地一样,突然踏实了许多。

image.png

歼-10B飞机超机动表演

为了表达对歼-10B飞机、“太行”发动机研发团队的崇高敬意,特写此文,旨在向读者介绍国产的WS-10B“太行”发动机,介绍WS-10B矢量发动机的重大现实意义。

 一、国产WS-10B“太行”的来世今生

早在2006年2月24日,中国航空报头版刊登了我国首台有自主知识产权大推力军用加力涡扇发动机“太行”发动机定型的消息,消息传来,国人欢呼雀跃,欢欣鼓舞。涡扇-10系列发动机,简称WS-10,代号“太行”,是由中国航发沈阳发动机研究所研制的国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机,也是中国第一台大推力涡轮风扇发动机。

上世纪80年代初期,一批在70年代上马的歼-9、歼-13、强-6、大型运输机等项目纷纷下马,导致沈阳发动机研究所配套研发的涡扇-6系列发动机因无装配对象被迫下马,使得中国在航空动力方面与世界发达国家的差距拉到二十年之上。面对严峻局面,中国于上世纪80年代中期决定发展新一代大推力涡扇发动机,这就是涡扇-10“太行”系列发动机。

80年代初期,中国曾搞到一批国外的CFM56发动机,这种发动机的核心机是F101,而F101核心机后来衍生了F110。F110是一种十分优秀的发动机,它的生产商是美国的通用电气公司。80年代初期,通用公司通过以先进发动机核心机为基础,不断吸取各种预研计划和改进计划中获得的成熟技术,研制了出性能高、可靠性好、寿命长、使用维护成本低、研制风险小的F110系列发动机。

1986年,为了配合国产歼-10战斗机的研制,以CFM56核心机改进发展一款大推力涡扇发动机配装歼-10战斗机的规划正式立项。1987年,计划开始进入验证机研制阶段,1993年完成。之后开始发动机型号研制,考虑将其作为歼-11和歼-10两种战机的通用动力,并申请了一架苏-27战机作为试飞平台。

由于CFM56属于民用高涵道比的涡扇发动机,常用做波音737客机的动力。因此,在改成低涵道比军用“太行”发动机后,很长一段时间里实际使用效果不佳,饱受诟病。2000年10月,“太行”发动机开始高空台试验。2002年6月装单台“太行”发动机的苏-27进行了首飞,取得阶段性成果,2003年-2004年,装WS-10A发动机的歼-11A及歼-10战斗机先后成功完成了试飞。2005年5月,发动机开始定型持久试车,2005年年底完成定型审查考核。

 image.png 

    “太行”发动机

WS-10A涡扇发动机是WS-10的发展型号,主要装备于J-11B战斗机。“太行”发动机不但可以作为战斗机的动力,未来的大涵道比加力改型也有望用于轰炸机和大型运输机。

2017年9月19日,是一个值得被中国军迷铭记的日子。一架使用两台国产“太行”改进型WS-10B发动机的歼20成功进行了首次飞行,表现令人满意。本次歼10B在珠海航展上的超机动完美飞行表现,说明WS-10在改进上再次取得了重大突破,“太行”发动机的性能已经趋于成熟。

           二、国产航空发动机技术取得重大突破

在昨天的珠海航展上,国产歼10B飞机接连做出“眼镜蛇”、“J-翻滚”、“落叶飘”等大机动高难度动作,令人震撼,观众大呼过瘾。之所以如此,很大程度上归结于这架歼-10B安装了全向推力矢量的WS-10B发动机。

image.png

歼-10B飞机的全向矢量喷管

推力矢量发动机在世界上有不少成熟的型号在应用。譬如俄罗斯的三代半战机苏-35、四代隐身战机苏-57以及美国的F-22,它们精彩的超机动飞行动作在过去的几年里曾给人们留下了深刻的印象。

矢量推力发动机采用可偏转的尾喷口,能使飞机打破常规气动操作面的限制,甚至可以使飞机在气动控制面失效的情况下,做出不可思议的飞行动作,显著提高了飞机姿态的控制能力。尤其是低速大迎角情况下,通过矢量推力控制,飞机依然可控。实战中既可使飞机获得更多发射导弹的机会,也可通过快速转变飞行姿态摆脱对手。

推力矢量喷管工作时面临高温高速的燃气冲击,因此对发动机结构、可靠性要求极为苛刻。中国在航空发动机长期以来和国外先进水平相差较大距离,尤其是涡扇发动机。中国从上世纪80年代开始奋力直追,研制大推力“太行”涡扇发动机。国产“太行”早期装备在双发的歼-11B上。近几年,又作为单发的歼-10B的动力进行试飞。

如今,歼-10B安装了WS-10B太行发动机矢量喷管进行试飞,在珠海航展公开表演,这说明我国在航空发动机技术上已经取得了全面突破,因为只有基本发动机平台成熟了,才会有底气在这个基础上玩“推力矢量”这等新花样。

此外,相比普通发动机,使用矢量喷管后,飞机的飞控系统也要重新设计控制率以适应新的控制模式。单发动机飞机在矢量控制的控制率上比双发要求更高,双发飞机可以通过两个喷管轴向差完成的动作,在单发飞机上就只能通过单个喷管控制,对飞控技术要求完全不同。本次歼10B飞机为单发动机飞机,其完美的表现说明,在飞控技术上中国也取得了重大突破。

最后还要说明一点,我国最新一代战机歼-20以隐身、超机动、超音速巡航、超视距感知与超视距打击而著称。然而,其超机动能力曾因发动机未采用推力矢量喷口曾受到外界质疑。而歼-10B的矢量型发动机的公开亮相,让国人看到了中国新一代发动机研制的一缕曙光。因此有理由相信,安装矢量喷管的新歼-20改型国产战机将指日可待。

image.png

我国最新一代战机歼-20

推荐 11

总访问量:博主简介

沈海军 沈海军

西北工大学士(1993年)、硕士(1997年)、博士(2000年)、南京航大博士后(2002年);现任同济大学航空力学学院教授,兰州交大兼职教授,博士生导师,飞行器工程所所长。 担任《The Open Mechanical Engineering Journal》杂志编委;教育部教学指导委员会成员。中国纳米艺术第一人,中国昆虫动力飞机第一人,中国三维打印飞机成功设计与试飞第一人。
主要研究方向:飞机设计、疲劳断裂、纳米力学等。已发表论文200余篇,其中,SCI检索30篇余篇、EI检索50余篇。承担或参加过国家863、国家自然基金、航空基金等多个项目。著有《纳米科技概论》、《新型碳纳米材料-碳富勒烯》、《近空间飞行器》、《纳米艺术概论》、《航空航天概论》、《千姿百态的纳米花》等著作。
联系方式:shj@tongji.edu.cn
上海市彰武路100号,同济大学航空与力学学院,200092

个人分类

文章归档

最新评论