f22战斗机发动机(为什么美国F22飞机发动机用两向矢量发动机,而不是全向矢量发动机,哪个更出色)
- 为什么美国F22飞机发动机用两向矢量发动机,而不是全向矢量发动机,哪个更出色
- F22战斗机为何不换装三维矢量推力发动机
- 假如歼20发动机达到顶尖水平,战力能否匹敌F22
- F-22究竟飞多快装备2台强悍发动机,为何才飞2马赫
- 为什么f22战斗机上的计算机还不如家用电脑
- 为什么美国F-22发动机喷气口为方形
- 美国F-35装备超强发动机,为何机动性反而不如F-22强
我的分析观点是;
一,美国F22A使用的是惠普公司研制的二元矢量发动机,F119一pw一100涡轮扇发动机。
二元矢量喷管是飞机尾喷管能在俯仰和偏航方向偏转,使飞机 能在俯仰偏航方向上产生垂直于飞机轴线附加力矩,使飞机具有推力矢量控制能力。装备这种发动机可作无后燃超音速巡航,可维持该机在MaCh1.4以上巡航率,这也有助于增加作战航程和缩短迅速撤离战场能力。
二元矢量发动机,由于只能上下活动,气流也只能俯仰控制,对飞机全面调控有限。
其优点是,对密封技术,和耐高温上,F22A二元矢量发动机可达数千小时。
二,全向能矢量喷口发动机,从技术和理论上更为先进,但是,由于发动机矢量偏转喷口密封技术和耐高温材料性动局限,其成熟度反而不如F22A二元矢量发动可靠。全向能矢量偏转喷管可靠性只有100多小时左右就得更換喷口页面。
三,通过F22A的二元矢量发动机和全向能矢量喷口发动机的比较还是F22A二元矢量发动机更为出色。
总结以上矢量发动机的概况,我们军迷这能略知一二。真正航空矢量发动机,是大国竞争的必然措施。我国自主研制的太行矢量航空发动机也正着机试飞。
因为美国没有三维矢量发动机啊,美国的技术不够先进啊,因为美国造不出来啊,因为美国的F22技术已经落后,无法控制三维矢量发动机啊,这么明显的原因怎么就要怀疑了?美国肯定没有完全掌握三维矢量发动机技术,不然怎么会没有这种发动机呢?
图为F22战斗机的二维矢量尾喷,其偏流板呈打开状态,可见其简单的构造,在矢量机动中能量损耗很大。
世界上目前有两种已经投入飞行的三维矢量发动机,一种是俄罗斯空军的117S发动机,一种是我国装备在歼10B上测试中的太行WS10B加三维矢量尾喷。这是仅有的能看到的两款。俄罗斯的117S发动机则是目前世界上唯一现役的轴对称三维矢量发动机,装备于俄罗斯空天军的苏35S战斗机和苏57战斗机。
图为俄罗斯的117S发动机,他的尾喷使用了十多片收敛片,包裹了尾喷口,推力损失较小。
而美国空军虽然装备有世界上推力最大的战斗机发动机F135,但是却并没有为美国空军的飞机配备三维矢量发动机,比如F22就用的是二维矢量发动机。而且,F22的二维矢量发动机是组简单的矢量构造,属于用偏流板改变尾喷排气方向实现的矢量技术,这样的技术对于发动机推力的损失比较大,在矢量机动中,F22的发动机将会处于推力不足的状态或者是能量流失过快的状态。
图为我国空军正在歼10B战斗机上测试的一款三维矢量发动机,也采用了隐身轴对称三维矢量设计,使用了15片收敛片包裹发动机尾喷。
而俄罗斯的117S和我国的太行WS10B的三维矢量尾喷则不同,他们都是用十多片可伸缩式的收敛片围绕尾喷,通过机械动作系统连接在发动机排气机构上,实现的排气方向改变,这样的矢量发动机推力损失小,几乎可以完全保留原来的发动机推力,因此在做矢量动作的时候,飞机的推力是足够的,所以从实现方式角度来看,F22的矢量发动机也已经落后了。
美国曾经用三片偏流板测试过三维矢量技术,不够这种类似于F22的偏流板技术,实在是太过于粗糙和简单,并不实用。
至于美国为什么还没有研发成功三维矢量发动机,那肯定不是不需要了,只能说是还没有完全研发成功,也许在下一阶段改进的F135发动机上,就能看见美国研发的三维矢量发动机了,目前在这个领域,美国显然已经落后于俄罗斯和我国了。
说起我国的歼20战机,歼20是成都飞机工业(集团)有限责任公司研制的一款第五代双发重型隐形战斗机,第一架工程验证机于2011年1月11日在成都实现首飞,在2018年被官方证实正式列装部队。歼20列装部队之后,一直是很多媒体谈论的焦点,其主要原因还是因为发动机的原因。
前期我国的歼20战机使用的发动机是俄罗斯的AL-31F发动机,AL-31F发动机是俄罗斯上个世纪研制的一款发动机,该发动机推力比较小,装备到歼20身上之后,无法发挥出来歼20真正的战力。而最近,又有消息称,歼20将会换装国产太行矢量发动机,也就是是涡扇-10C(也被称为涡扇-10X),这款发动机的推力达到了14.5吨,要比AL-31F发动机推力要大一些。不过,这款发动机还不是歼20真正使用的发动机。
我们都知道,涡扇-15发动机是我国专门为歼20研发的发动机,其最大大力推力达到18吨多,推重比为10.85,将会和美国的F35战机使用的和F-135发动机处于同一水平,比F22战机使用的F-119发动机还要多出3吨。涡扇-15发动机采用了先进的双余度全权限数字电子控制系统以及三元矢量尾喷管,具备了先进的故障隔离功能。即使歼20在空中出现故障时,歼20也能安落回地面。除此之外,涡扇-15发动机的寿命大幅提升,高达8000多个小时。
歼20在配备我国涡扇-15发动机之后,歼-20的机动性将显著提高,其超音速巡航速度将保持在1.8马赫左右,最高速度则将超过2.2马赫,性能已经超过了美国的F-22“猛禽”隐形战斗机。F-22战机要与歼20战机相比较的话,那么肯定会是歼20战机更胜一筹。
其一,歼-20使用的涡扇-15发动机推力要比F-22“猛禽”隐形战斗机的F-119发动机多3吨,机动性远超F-22战机。其二,由于隐身战机是超视距攻击,我国为歼20装备了霹雳-15导弹,战力要远超F-22战机。其三,在航电方面歼-20比美F22都要先进。总体来说,等我国歼-20换装涡扇-15发动机之后,战力要超过美F-22战机。
F-22为四代机(国际通行的划代方法,苏俄称为五代机),那么要回答该问题,就要结合四代机的特点。
下面分三步回答该问题
F-22究竟能飞多快?
在航空术语中,战斗机的速度一般分为巡航速度和最大速度。所谓巡航速度,就是战斗机能以该速度飞行得最远,换句话说,是一种最省油的飞行速度。对喷气式飞机而言,一般在9000-12000米的高度,以每小时800-900km的速度飞行是能飞得最远的。那么,战斗机处于巡航状态时,其发动机的推力也称为“巡航推力”,四代机以前的飞机,其巡航速度都处于亚音速。如果要超音速飞行,就得开“加力”。我们知道一旦战斗机开“加力”,燃料就会在15分钟内耗尽,所以飞行员只会在万不得已的情况下,才会有此骚操作。自从四代机F-22诞生以后,改变了这个局面。该机能在不开”加力“的的情况下,实现超音速巡航,巡航速度可达1.4-1.5马赫。其最大速度可达2410km/h,也就是说接近2马赫。
装备2台强悍发动机,为何才飞2马赫?
有人要问,装备2台如此强悍的发动机,为什么才飞2马赫?甚至在开“加力”的情况下,速度也不会提高多少。
要回答这一问,还是回到四代机的话题上。众所周知,第一代喷气式战斗机的速度不快,高度也不高,所以第二代的时候,拼命地追求高空高速,到第三代的时候,其速度也与第二代相当,但航程较远。
到第四代的时候,战斗机的设计理念发生了显著的变化。比如,美国军方在向“洛克希德”、“波音‘和”通用电力公司“提出四代机的需求时,一共提了:机动灵活性、隐身、超音速巡航、高可靠性易维修、有致命武器等8项要求,但并没有提出速度要有多快、能飞多高这样的要求。所以,到F-22的时候,速度已不是人们追求的主要指标了。
那么,配2台强悍的发动机做何用呢?这样做的目的,主要是能让F-22能达到高机动灵活性、超音速巡航和能有较大的载弹量等这些指示,而不是为了单纯地提高飞机的速度。再说也没有必要无限制地提高飞行速度,因为此时超视距空战的思想已经主导了整个空军。所以,F-22的最大速度也就接近2马赫而已。
结论,到四代机以后,进行的是超视距空战,两架战斗机进行空中缠斗的情形基本上就不存在了。如果我们从这个作战理念的转变进行思考,就能很好地理解F-22的各项指标,因为武器装备的发展是受作战思想的指导的。有什么的思想,就有什么的装备。
一家之言,敬请批评指正!
每日点兵,为您解答
我不知道题主所说的家用电脑是指现代的电脑还是80年代的386电脑,如果是前者,确实不如,后者就单说了,并且代差上面的差距,相信小编不说,大家也应该想的明白,所以我就不多解释了。
还有一点是最重要的是,两款电脑的设计目的不一样,以做工为例,为了避免被干扰或因极端物理条件破坏可靠性,军用武器尤其是处理器这种重要部件其工艺水平一般在60纳米级别以上,而如今民用处理器很多都已经达到了几纳米级别了。武器当然需要追求性能,但其追求性能的前提是较高的可靠性,没有绝对的可靠性的武器即便性能再强也会沦为废铁。以苹果手机为例,其在一些低温条件下甚至无法正常使用,这对于极有可能在极端低温条件下作战的战机而言是极其致命的。因此,即便其运算能力再强,以可靠性为绝对标准的军用武器仍旧不会对其进行使用。
一直以来,军用品给我们的感觉都是质量极佳,但是这个“好”也是有着一定牺牲的。首先,军用产品的使用条件较比民用产品而言更加苛刻,其对可靠性,坚固性以及稳定性的要求远高于民用产品。比如军用电脑,其可承受零下几十度的严寒以及零上50度的高温,而在这样的条件之下普通的民用产品一般是无法承受的,而在极端环境下无法使用的装备将对士兵极端环境下的作战行动产生极为恶劣的影响,甚至能够直接导致任务失败。为了提高装备可靠性,很多军用装备不得不在性能和可靠性两方面做出选择,而性能总是被割舍的那一方面。
这是因为F-22采用的是发动机二元矢量喷口技术。所谓二元矢量喷管是飞机的尾喷管能在俯仰和偏航方向偏转,从而使得发动机能在俯仰和偏航方向上产生垂直于飞机轴线的附加力矩,使飞机具有相对的推力矢量控制能力。因为二元矢量喷管通常采用矩形矩设计的调节板,所以从外观看,发动机尾喷口就很像是方形的了。而与之相对应的三元矢量推力喷管,则是圆形。
F-22是目前世界上唯一一种采用二元矢量推力技术的现役第五代战斗机。美国则是最早研制二元矢量推力技术的国家。早在1973年,普拉特惠特尼公司就相信其设计的二元收敛扩散(2DCD)喷管能够完成俯仰推力矢量,反推的功能,并且可以改变喷口的截面积,而且认为自己的结构简单,设计紧凑,重量也很轻,从而完美的满足设计要求。在F-15S/MTD测试的第二阶段,对标准的F100-PW-229发动机进行了改装,将标准的圆形收敛-扩散尾喷管以矩形二元推力矢量/反推喷管取代。该喷管由普惠公司自己制造,使用化学铣削工艺,以焊接的蜂窝构件制造。喷管具有上下偏转片,用于调节喷口截面积或使喷流上下偏转±20度。在喷管上下各有一组反推叶片,在液压机构的操作下,其发动机向前推力转变到反推的时间不超过1秒钟。该机安装推力矢量喷管后进行了首飞,随后转移至爱德华兹空军基地进行美国空军和麦道的联合试飞。试飞表明新喷管的矢量推力效果达到预期,在软件兼容新的推力矢量喷管后,推力矢量可以减少25%的起飞滑跑距离,反推系统可使F-15降落在500米长的跑道上。另外在飞行中也可使用反推系统进行快速减速,超音速时的减速时间减少了33%。这在近距离空战中非常实用。在试飞期间F-15 STOL/MTD进行了多次推力矢量起飞,抬前轮速度低至67.6千米/时,最短的降落距离低至416米,而标准F-15的降落距离为2286千米。
试验很成功,但暴露出了一些问题,比如过热和超重的问题,主要是喷管冷却严重不足,反推机构的过热,为此,F-22原本打算安装的发动机反推装置,最终没有进入批量改装和服役。F-22设计中很牛的短距降落功能因此只停留在纸面上。而在F-22使用的第一代二元矢量推力技术上,只能进行俯仰控制,没有办法进行偏航控制。这是其另外一个缺点。
F-35“闪电Ⅱ”所采用的F135发动机是有史以来在战斗机上安装过的推力最大的喷气式发动机,即使根据普拉特·惠特尼公司在定型之初发布的数据,F-35A使用的F135-PW-100的最大推力就达到了19吨,2017年5月F135的推力已经超过20吨。
作为最直观的对比,F135推力比苏-27系列装备的AL-31发动机多出1.65倍推力,苏-35采用的AL-41F-1S的1.44倍,苏-57采用的AL-41F1的1.39倍。普惠公司在宣传时底气十足的号称在可靠性、可维护性和燃油经济方面,F135将继续保持无以伦比的竞争优势。
同时普-惠公司还将与美国空军合作对发动机持续改进,以减少燃油消耗、增加推力和改善耐用性。其中,最大推力将超过21吨,这将与燃油经济性的改善一同转化F-35的战斗力。
对于首飞已经10年的F-35,即使配备了如此强悍的发动机,且洛克希德马丁和空军都致?让它的性能和机动性?益卓越。可是由于F-35 粗短肥胖的机体,再加上不怀好意的“肥电”外号。似大众形成了一种它只是?架飞行能力拙劣的超级计算机,算不上什么合格的战斗机这样的刻板印象。即使在2017年巴黎航展上展现其优异的机动性,特别是一开始的垂直四角转弯,和后面的当时声称只有在F-22才能完成的方向舵转弯(又称落叶飘)这样具有近失速或过失速机动代表性的动作,但仍未能破除对于F-35的误解。那么我们从F-22与F-35两者的立项背景,设计思路,主要特点及在未来空战中的应用几点来进行一个全方位的比较。
上图为F-35在巴黎航展所展现出肥猪慢慢滚的实力,其中加力大角度垂直爬升(1~2),?攻角超低速飞行 (12),方向舵转弯(落叶飘21~23)等分别展现了强悍的发动机性能和优秀的机动性(Source:Aviation Week)。
一、立项背景
F-22 “猛禽”是美国在冷战后期,为应对苏联空战能力的发展而研制的,目前已经在美空军服役达10 多年了,在2014 年9 月的叙利亚“内在决心”的踹门以及后来的作战中发挥了关键作用;而F-35是1993年克林顿执政时期避免同时投资多个项目、通过限制军事开支平衡联邦财政预算的产物,目的是打造一种成为美国空军、海军和海军陆战队的通用战斗机,于2006 年7 月正式将其命名为F- 35 “闪电”Ⅱ联合攻击战斗机。
二、设计思路 其实从两个项目一开始的简称就可以明显的看出区别。
F-22项目最早被称为ATF,即先进战术战斗机 (英语:Advanced Tactical Fighter,简称ATF),是为美国空军开发的空优战斗机,取代F-15,以对付新出现的全球威胁,并在战斗机性能上制衡前苏联的苏-27战斗机。所以其一开始就是作为完全的空中优势战斗机设计的,主要任务是取得并确保战区的制空权,额外的任务才是对地攻击和电子战。
(比翼齐飞的ATF项目两个竞争对手,分别是洛克希德的YF-22与诺斯罗普的YF-23 )
而F-35则缘起于90年代的“联合打击战斗机计划”(英语:Joint Strike Fighter Program,简称JSF),其目的是为美国和其盟国取代大量的老化中的战斗机、战斗轰炸机和攻击机,包括F-16、A-10、F/A-18、AV-8B和海鹞式战机。当时是波音的X-32和洛克希德公司的X-35进行竞争之并最终选择了X-35的设计作基础。这就是F-35闪电II打击战斗机。
(当时和F-35竞争JSF项目的对手,波音公司的X-32,怎么看也不像一架战斗机 )
F-35赢得联合打击战斗机计划后的徽章 所以可见这两款飞机的任务是互补的。F-22主要是一款空优战斗机(也具备对地攻击能力),而F-35从一开始就是按照战斗轰炸机进行设计,同时也具备一定甚至不弱的空战格斗能力的战斗攻击机。对于美空军来说,基本战术要求是F-35在执行对地攻击任务时需要F-22护航,在F-22扫除敌方战斗机拦截后再跟进发动攻击,将敌方空军扼杀在地面上。美军战斗机高低搭配的战术以及F-35优良的隐身和电子系统性能,也足够弥补其稍显不足的机动性,至少在空地打击这一角色上,这并不是一个很了不起的问题。
三、主要特点及在未来空战中的应用
对于美国而言,F-22是真正意义上的空优战机,F-35只会在F-22数量不足的时候填补二线地区制空的空缺。这是由F-35最初的设计定位所决定的,所以F-35机动性弱于F-22也是不可避免的。但是较传统战机而言,F-35最重要的技术优势就是其优越的机载设备处理能力。在这一点上,虽然F-22“猛禽”战斗机已经采用了数据融合,但在F-35 上得到了进一步完善, 成为不可或缺的重要特性之一。尤其是F-35 的航电是有史以来最先进的。
数据融合将这些先进机载传感器收集的信息和通过数据链传来的机外信息进行融合, 形成通用作战图像(COP), 不仅可以减轻飞行员的工作负荷, 而且编队内各成员通过COP 共享信息, 进一步增强了战术态势感知能力。可使飞行员同时实施以往由多个平台接续开展的多项操作,实现各项数据自动处理并融合进信息系统,使飞行员具备极高的态势感知能力,进而更加全面地做出决策,创造一个更加完备的作战环境和指挥控制体系,带来一场以“信息轴”(或称为Z轴)为代表的作战革命。
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