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渦扇15型發動機亮相|王尊平 在 Facebook 上分享!

 

2018珠海航展的介紹影片出現了一段發動機畫面。從影片來看,該型發動機的外型精緻,尾部有推力向量控制(TVC)噴嘴,官方雖未正式說明,但外界揣測是否為傳聞中的渦扇15(WS-15)發動機,又稱「峨嵋發動機」。

 

 

渦輪噴射發動機(Turbo Jet)

 

渦輪噴射發動機(Turbo Jet)和渦輪扇葉發動機(Turbo Fan)的不同處,在於渦噴發動機為進氣扇葉段/燃燒段/噴嘴段設計,排廢溫度高;而渦扇發動機則為高旁通比的渦輪扇葉機組,並有逆(反向)推力設計。這是將螺旋槳扇葉包覆在整流罩內,排廢溫度低。一般而言,高速飛行的戰機普遍採用渦噴發動機;而低速飛行的民航客機、運輸機或轟炸機,則多採用螺旋槳或渦扇發動機。

渦噴發動機的研發作業,則因工程複雜、測試繁瑣等因素,往往曠日費時、甚至失敗收場。問題如下:(1)進氣扇葉段的葉片數量、材質、排列、角度、鍛造、焊接等項目,關係到進氣量的多寡和使用壽命,更是重要關鍵。(2)燃燒段的燃燒室,藉由吸進的新鮮空氣混合油氣,燃燒產生爆炸並從尾部噴嘴段噴出產生推力。(3)尾部噴嘴段,普遍會加裝後燃器(AB),藉由注入油料而在噴嘴外爆炸燃燒,以產生額外推力。通常,渦噴/渦扇發動機會熄火的主因,多半是飛行攻角(AOA)過大而進氣量不足、吸入廢氣或吸鳥(鳥擊)造成扇葉受損等。

 

中國自製的國產發動機

 

外界質疑中國是否有能力自主研發出國產發動機,或僅為仿造俄製發動機。從過去的經驗來看,仿造不失為進步的捷徑。目前,中國自製的渦扇10(WS-10),又稱「太行發動機」。外界推測其最大推力為120130kN(千牛頓),約和俄製AL-31FN型相當,但渦扇10型的使用壽命尚未公布。

2018珠海航展,殲10B型使用推力向量控制(TVC)的渦扇10B(WS-10B),也展現傑出的過失速機動性能。不過,某些專家認為渦扇10型僅用於驗證測試,而非量產版本。

AL-31FN型,是中國引進數量最多的俄製發動機。AL-31FN型普遍用於殲11型、殲15型、殲16型和殲20型等戰轟機上,產品成熟度相當高。先前,在印巴空戰中表現傑出的JF-17雷電(FC-1梟龍)戰機,也採用俄製RD-93型發動機。(1)

 

渦扇15(WS-15)

 

而本文主角─渦扇15(WS-15),研發進度一直停留在傳言階段。目前,僅透露出最大推力達180kN,約為歐洲颱風戰機(EuroFighter Typhoon)EJ-200(90kN)的二倍。2018珠海航展官方洩漏的影片,正好可以成為外界觀察的管道之一。

俄羅斯曾研究美國F-22A猛禽(Raptor)戰機的普惠(P&W)F-119型上下二維向量噴嘴,結論為發動機噴嘴若由圓形改為長方形,將喪失至少10%-15%的推力。因此,過去業界多採用圓形噴嘴,包括推力向量控制(TVC)。而本次影片顯示,該型發動機的固定圓形噴嘴由內部軸承旋轉控制,為360度全向位轉動,兼顧向量控制和最大推力需求。鋸齒狀外型噴嘴(類似F-35系列),也是匿蹤考量設計。因此,可推論該型發動機是配合匿蹤戰機所研發,極可能是渦扇15(WS-15)

對照空重18噸級的F-22A猛禽戰機,空重25噸級的殲20型戰轟機若換裝2具渦扇15型,則推重比將大幅提升,性能更勝中國空軍現役的戰機。不過,也有傳言指出,該型發動機為渦扇19(WS-19),未來將配裝於FC-31型鶻鷹戰機上。近日,FC-31型的預量產型機照片曝光,修改幅度頗大。FC-31型是中國航艦未來的主角,適用於彈射甲板航艦。

目前,中國自製第2艘航艦正進行組裝中,極有可能為彈射甲板。隨著FC-31戰機和艦載預警機曝光,加上彈射甲板的新航艦正在建造中,中國下一代航艦隊的雛型已具體呈現。

 

高超音速衝壓發動機

 

據傳,中國已開始研發超高音速(高超音速)(Hyper-sonic)衝壓發動機,並進行多次空中投放飛行測試。這類發動機,不但可配裝於超高速飛行器,也可以用於飛彈。(2)目前,計有美、俄、印度、中國等國研發超高音速衝壓發動機。

 

(作者係全球新武器大觀網站版主)

 

註1. 成飛公司已公布FC-1梟龍Block 3型升級改良方案,將換裝主動相陣雷達(AESA)和攜帶雷射標定莢艙(Laser Guide Pod),並可使用精確轟炸的雷射導引炸彈(LGB)。巴基斯坦宣稱,預計量產50架同型的JF-17雷電Block 3型。

註2. JF-17雷電戰機使用的CM-400 AKG超音速長程空對地飛彈,是巴基斯坦空軍最強大的對地攻擊武器。CM-400 AKG的用途為防區外快速打擊,能全程在大氣層內機動飛行,具備超音速突防性能;同時,末端導引採用紅外線和地形追蹤等模式,命中率極高。