歼20涡扇15与涡扇10

歼二十肯定装了涡扇15。

不过，歼二十肯定经常使用涡扇10。

关于这一点就说来话长了。

    涡扇15，与美国装在F-22上面的F-119发动机一样，都是极端变态的产品。都是为了实现性能而抛弃一切的产品。最大的特点就是推力超群但是寿命短，维护成本惊人。F-22做了一百多架就不再做，实际上跟这个发动机有很大关系。实在是太贵啦！虽然没有任何直接证据，但是根据空气本身的性质就可以断定，F-119的翻修寿命绝不超过250小时。涡扇15，就算比美国佬的技术差一些吧，翻修寿命不超过200小时。如今涡扇发动机技术极为成熟的时代，要想获得大推力很容易。比如肥电安装的F-135，推力比F-119还要大。但是，这完全是依靠投机取巧的办法获得的大推力。这种大推力属于无效推力。因为，F-135虽然能够帮助肥电实现大航程大载弹量，但是不能帮助肥电实现超音速机动。而超音速机动，是四代机的核心性能。四代机的一切设计，都是围绕这个性能进行的。肥电既然不能超音速机动，其机体结构自然也就不需要超音速机动所需的成本高昂的补强。这是肥电可以大批量生产的缘由。

    但是，没有超音速机动能力的灰机，不能算是四代机。有人给四代机性能排序，把超音速机动排在最后，只能说是外行。令人笑掉大牙。

    为什么超音速机动性能这么令人神往，各个空军大国不惜一切代价滴要实现它？你要是当过战斗机飞行员，就一定会举双手赞成你的座机具有这种超凡性能。

    第一代喷气战斗机米格15以及F-86的年代，空中格斗时候的机动速度也就是500-700千米每小时。那时候的空战武器是光学半自动瞄准具控制下的航炮。光学半自动瞄准具是当时米格15米格17以及F-86座舱里最庞大的一件设备。飞行学员在航校教学的时候，光学半自动瞄准具都是把学员淘汰完毕之后最后才教授的课程。光学半自动瞄准具的人机交互部分就是一台投影仪。在飞行员面前45度角倾斜的玻璃板上，会出现六个黄色光点构成的光环。光环大小可以通过左手油门杆上的旋钮来调整。就像摩托车的油门一样。如果飞行员从后半球用光环套住一架敌机，在射击距离和进入角正确的情况下，操纵飞机不让敌机逃脱，同时把光环调节到最小而敌机仍然在光环中，这时候，如果能够稳定的用最小光环套住敌机两秒钟，开炮射击几乎就是百发百中。说起来容易，实际上战斗机飞行员要想从后半球用光学半自动瞄准具套住敌机是很不容易的事情。更别说还要持续套住两秒钟了。飞机的速度总是觉得不够快。

    于是，二代机普遍滴强调快速。马赫2.0以上的战斗机比比皆是。但是，二代机虽然速度快，但是机动能力并不比一代机更优秀。米格17米格19频频击落F-4B，F-4C还有F-104G。

    但是，二代机毕竟速度快多了。比如米格25，可以达到马赫2.8。SR-71甚至可以持续飞出马赫2.8的速度。

    经过总结，发现空战都是在亚音速发生的。于是，提高战斗机的亚音速机动能力到高亚音速机动能力，就是三代机的设计目标。这当然需要大推力的发动机，不过飞机的气动设计和结构设计更加重要。二代机高马赫数飞行基本上就是飞直线，这时候飞机的受力状况跟静力试验很相似。但是三代机要在接近音速的情况下做机动动作，飞机的结构受力情况要复杂得多。好在没有超过音速，不必考虑激波和波阻带来的巨大阻力和气动加热。小涵道比大推力的涡扇发动机应运而生。

    三代机面对二代机的时候，更强劲的垂直爬升能力和更快速的盘旋能力，使得三代机空战中占尽优势。

    美国的F-15，就是对标苏联的苏15设计的。当然F-16更加出色。不过F-15没有对地攻击能力，扔炸弹要靠小个子F-16。跟着苏联设计出牛碧哄哄的苏27，对标美国的F-15。在发动机性能已经到顶的情况下，苏27只能通过减弱机体强度的方式来提高高亚音速机动性。而苏27这一自宫疗法还真是成功了。打得F-15满地找牙。虽然两者从未真正较量过，但是F-15打不过苏27是上世纪的业内共识。当然，苏27寿命只有F-15的不到一半也是业内共识。一直到苏27的终极改进版苏35问世，增重一吨多，更换了更牛碧的发动机，使用寿命方面总算是赶上F-15了。

    面对苏27的骄狂，美国佬真的是恨得咬牙切齿！苏27出色的顶级高亚音速机动能力，美国方面无法应对。也就是F-16勉强能拿出手。很长时期美国只能以所谓高性能航电占优来安慰自己和自己的狗狗们。

    不过美国人早就在未雨绸缪。很早就在考虑破解高亚音速机动的方法了。实际上这就提出了超音速机动能力的问题。

    这就要求更大推力到变态程度的发动机。飞机的结构设计强度计算和材料选择都要根据超音速激波情况下来考虑。于是，钛合金构件和能够耐高温的复合材料应运而生。最关键的还是发动机，推力要大幅度提高，但是发动机迎风面积不能增大。不能像肥电那样，通过提高涵道比也就是加粗发动机的方式来提高推力。肥电就像一个丰乳肥臀的泼妇。辣么大的迎风面积阻力太大，近超音速飞直线是可以的。但是超音速机动性能是没有的。

    问题严重了。要增加推力，就要增加发动机的空气流量。但是发动机迎风面积不能增大，那就只有增加发动机的转速。三代机的涡扇发动机转速已经够高了。还不够，还要更高。而提高转速是降低发动机使用寿命的最“佳”选择。现代大涵道比涡扇发动机为嘛寿命辣么长，就是因为转速低。CFM56系列的转速只有不到6500转每分。相当于四代机发动机的慢车工况。换句话说就是相当于四代机发动机的怠速工况。除此而外，还必须采用20以上的高增压比。增压比这么高，压气机的刷式密封势在必行。压气机动叶与压气机匣内壁之间肯定是有间隙的。二代机增压比10以下的时候没关系，四代机增压比20以上就不行了。空气会从这个间隙反向流动。让压气机静叶的整流作用完全失效。于是，在压气机匣内壁，装上了一片细细的金属丝，通常是鈷基合金的。压气机动叶高速旋转的时候，头顶上还有一把刷子施加外力。这样子，压气机动叶的寿命能长的了吗？很显然要比三代机涡扇发动机更频繁的更换。

    这还不算，为了提高推力，满足超音速机动的需要，涡轮前温度要在三代机涡扇的基础上再提高。这就要求涡轮叶片和涡轮导向叶片的设计与材料和工艺都有革命性的提高。

    航空燃气轮机的涡轮叶片材料肯定是高温合金，最起码是镍基高温合金甚至是钴基高温合金。坊间经常说什么只需在高温合金配方中增加辣么一点点什么什么元素，就可以大大提高涡轮叶片的工作温度。这都是瞎编的不要信。实际上无论是镍还是钴，它们的熔点都不到1500摄氏度。比铁的1583摄氏度的熔点都低得多。熔点最高的金属是钨，达到3400摄氏度。但是钨不能做涡轮叶片，因为它太脆了。发动机涡轮叶片的熔点，肯定不到1500摄氏度。合金的熔点，必然低于合金中各个元素的熔点。这是我们在金属材料学课程中学过的。高温合金的特性，是在接近熔点的温度，仍然能够保持材料的强度和塑性。四代发动机采用空心叶片是肯定的了。而且空心部分还越来越大。冷却空气流量越来越大。这还不够，还要求涡轮叶片必须是单晶体。单晶体叶片技术并不是什么新技术。这项技术少说也有六十年的历史了。但是至今，世界上能够拉出单晶体涡轮叶片的国家，不超过十个。而能够拉出第三代单晶体涡轮叶片的国家，好像就剩下美国英国和中国。而且英国十年前就从中国进口单晶体涡轮叶片。因为中国的产品性能与英国货相当价格却更便宜。

    构成金属的最小单位是晶格。晶格是原子排列很规律的结构。常见的有体心立方晶格，面心立方晶格以及密排六方晶格。很多个晶格构成一个晶粒。很多个晶粒构成一块金属。晶粒之间是原子排列混乱的晶界。在常温下，晶界强度最高。所以常温下工作的金属构件经常需要细化晶粒。增加晶界。但是，金属在高温存在一个脆性温度区间。这是因为晶界在高温下是金属原子最活跃的部位。最容易产生滑移。金属产生了滑移，就是发生了不可恢复的塑性变形。这是绝对不允许的。为了降低高温合金在工作时产生滑移的概率，就要减少涡轮叶片的晶界。什么晶体晶界最少？当然就是单晶体。没有晶界。拉出单晶体硅，不费事。但是要拉出多种元素高温合金的单晶体涡轮叶片可不容易。三代机涡扇发动机用的就是第一代或者第二代单晶体涡轮叶片。四代机不仅要求涡轮叶片没有晶界，甚至连金属凝固时产生的孪晶和位错这种小缺陷也不能有。孪晶和位错虽然不是晶界，但它们也提供了额外的滑移面。所以必须消除。

    很显然中国航空材料界已经解决了这个问题。一个不充分的证据就是航空材料研究所的厂房面积增大了五倍但是职工宿舍面积没有增加。还是七层无电梯的老式宿舍楼。估计是把钱省下来购买真空自耗炉之类的设备去了。

    上面那些技术，涡扇15都用到了。

    涡扇15就是一台超小涵道比高转速高增压比高涡轮前温度的大推力发动机。特别适合在超音速工况使用。但是翻修寿命很短。

    涡扇15和涡扇10，它们的安装尺寸应该是一样的。但是，涡扇15有更多的空气进入压气机燃烧室喷油燃烧。因此，涡扇15推力大，但是它的油耗也十分惊人。成飞给歼二十设计了一个饱满的机身，凡是迎风部分，都被构件填实。所谓填实的部分，很大比例就是油箱。歼二十继承了苏27内油多的优点。因此它的航程很牛碧。

    F-22机身很短，内油不足以应付油耗惊人的F-119。因此它的航程很短。

    如果歼二十不装涡扇15，它肯定是不能超音速机动的。但是并不妨碍歼二十进行一般性的飞行训练。毕竟超音速机动是在关键时刻才拿出来的镇宅之宝。每飞一次都要记录在案的。飞一次少一次。但是战备值班的时候，涡扇15就是必装的。否则你拿什么去对付F-22?说歼二十装涡扇10，这完全有可能。对付肥电，真用不着涡扇15。而对付F-22，除非它部署在南朝鲜或者台湾，才能够威胁到大陆。部署在日本，短腿的F-22必须有加油机支持，否则回不去。但是美军敢把F-22部署在台湾吗？美军的加油机敢在东海我军防空识别区转悠吗？不是找打吗？所以说，歼二十大部分时间的对手是肥电。对付肥电，涡扇10足够了。这就节省了涡扇15宝贵的飞行小时。

    F-22就没有两种发动机来更换。只能死啃F-119。

    四代机的隐身，超信息感知，超音速巡航，超音速机动，这些性能当中超音速机动是碾压三代机的法宝。没法破的。至于隐身，超音速飞行的时候就是一个巨大的红外热源，根本不隐身。三代机可以通过红外传感器跟踪四代机。至于超信息感知，三代机也可以安装同样的设备。唯独超音速机动，是四代机的独门兵器。凭借这一点，四代机可以很轻松地甩开三代机的跟踪。歼二十面对肥电，基本上相当于打靶。只有F-22，才是歼二十真正对手。