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请问如果f22换了f135,性能会有下降的地方吗?谢谢? 第1页

  

user avatar   xiong-davidxtb 网友的相关建议: 
      

即使F135与F119是同一核心机,并且存在发展的延续,但两者的使用用途完全不同。所以即使F22存在发动机短缺的问题,也从来没有要求换装F135。

首先,两者关键的不同在于涵道比:

两者最根本的不同就是涵道比:F-119的涵道比只有0.3,到了F-135就变成了0.57,足足增加了近一倍。

F119由于涵道比太小,几乎相当于涵道比为0的涡喷!最早的航空发动机就是涡喷发动机,后来研究人员发现,给它加个风扇,变成涡扇发动机,这样做的好处是燃油效率提高不少,可以提升飞机航程。即使是涵道比0.76的F110发动机,耗油率也比涡喷发动机低三分之一,航程能提升50%。而0.3的涵道比已经十分接近涡喷发动机了,耗油率可想而知。

燃油经济性和超音速巡航在ATF的时代,或者说在六代变循环发动机出来前,都是难以兼顾的目标。现代化的战斗机与军用运输机、加油机、客机大都选择以涡扇发动机作为动力,涡扇发动机相比涡喷发动机多出了1-2级低压(低速)涡轮,这些涡轮带动风扇降低了燃气派出速度,并将吸入的气流分别送入内涵道与外涵道,热效率与推进效率取得平衡,发动机的油耗变低。不过由于涡扇发动机增加的大直径风扇增加了迎风面积,因此涡扇发动机的高空超音速性能相比涡喷发动机弱化,不追求超音速性能的客机、运输机可以选择大涵道比(涡扇发动机外涵道与内涵道空气流量的比值)的涡扇发动机,而战斗机为了降低飞行阻力,它们的涡扇发动机涵道比不会超过1,在航程与飞行速度直接取得平衡,而追求尽可能增加超音速时推力F22的发动机,它们的涵道比更是被限制在0.3以内。

然后,推力不是一切,150千牛级别的推力,F110改进型也可以达到,但F110无法超巡。

目前F110的改进型推进也已经达到了150千牛级别,F22使用的F119发动机的涵道比就只有0.2,而F15使用的F100发动机涵道比超过0.6,小涵道比虽然提升了发动机的高空超音速性能,但是也大幅度削弱了涡扇发动机原本的优势:省油,F119发动机以最大军用推力工作时,它的油耗与涡喷发动机几乎没有什么区别,这正是导致F22战机拥有接近苏27战机的内部载油量,作战半径却不如F15战机的原因。不过F22的作战半径小并不是什么大问题,因为它拥有数量充足的加油机随时支援。

然后说到F35本身:

F35的DSI进气道的最优适用范围也就是在1.2马赫以下,所以算是自暴自弃的搞法,本身就肥,然后为了隐身和结构减重采用的DSI进气道也就是在1.2马赫以下,所以对于1.2马赫以上的速度不强求。

如何正确评价F35系列战斗机? - 知乎

详解DSI进气道F

DSI进气道鼓包外形优化 - 道客巴巴


最后,说到歼20的超巡,这个可以追求,但作战半径必须要锐减,这个小涵道比涡扇发动机不可避免的坑。中美超过三十年的涡扇发动机差距,在变循环这个环节上可能要被继续拉大差距,尤其是考虑到GE超过四十年的变循环发动机技术积累底子。

歼20未来将要换装涡扇15发动机,如果各项参数是冲着F119去的,那么包括涵道比在内的各项数据与F119都大致相当,这意味着歼20换装新发动机后虽然能够进行超音速巡航,但是航程将不可避免的出现缩水,并且歼20不会像F22那样拥有那么多的加油机随时提供支援,在这种情况下尽可能提高歼20的内部载油量成为了接近方法,这也是歼20的体积明显大于F22与苏57的原因之一,歼20庞大的机体能够容纳更多的燃油,换装发动机后航程恐怕缩水程度要超过30%。

最最后说到变循环:

变循环航空发动机(VCE)指的是通过改变航空发动机一些部件的几何形状、尺寸或位置来改变它热力循环的发动机。它能以涡喷、涡扇或冲压等不同工况下工作,其原理是改变航空发动机的增压比、涡轮前温度、空气流量和涵道比,可以让发动机在各种飞行和工作状态下都具备良好的性能。

根据航发公司的研究数据显示,变循环发动机可使亚音速飞机的航程和续航时间增加30%和70%,使超音速飞机的航程和续航时间增加40%和80%。如果相应技术得以应用,会让飞机的整体性能提升一个台阶,可谓是具有里程碑意义的重大进步!

变循环发动机目前主要研究方向是改变涵道比。变循环发动机在常态下是一台低涵道涡扇发动机或带有外涵道的涡喷发动机。当速度提升时,涡扇的前风扇会停止工作并调整到阻力最低的状态,例如关闭外涵道,这时就会成为一台涡喷发动机。当速度进一步提升时,涡喷发动机会关闭进气道,并开启外涵道在外涵道末端点火,这时就成为了冲压发动机。理想状态下,一台变循环发动机就集三种发动机的性能优势,可以高效应对低速飞行到高超音速飞行的情况。


变循环发动机在爬升、加速和超音速飞行时减小涵道比,以增大推力。在起飞和亚音速飞行时,增加涵道比,以降低耗油率和噪音。它能有效应对亚音速飞行和超音速飞行间的固有矛盾,还能减小推进系统的安装损失,提高航发性能,达到事半功倍的效果。


GE公司变循环发动机的发展_刘红霞 - 百度文库

GE公司变循环发动机的发展 - 刘红霞 - 图文 - 百度文库



见报道:

F-22猛禽戰鬥機( Raptor),是美國空軍全球打擊特遣隊的重要組成部分,但是它早已不是守衛美國領土的空中優勢,而經常部署海外,做為美國執國際職責,軍力界入紛爭區域的角色。然而這些多出來的任務,也造成F-22機隊的負擔,它的發動機已面臨更替的短缺。

防衛部落格(Defence-Blog)報導,美國空軍司令部負責人邁克‧荷姆斯將軍(Mike Holmes)證實,F-22正面臨發動機短缺的問題,而問題的根源來自好幾個原因。

荷姆斯將軍說:「戰機的飛行勤務超出了最初的預期,導致F-22發動機的大修頻率增加,也就造成發動機短缺。」

F-22使用的是普惠公司(Pratt&Whitney)生產的F119-PW-100,是一種是低旁通比帶後燃器渦輪風扇發動機,最大後燃推力達到156kN(約為35,000磅力 )。還具有獨特的二維俯仰矢量噴嘴,可向上與向下改變推力方向高達20度,這樣的能力,就提供F-22無與倫比的機動性。

不過,F119僅用於F-22戰機身上,再加上F-22的總生產量只有195架,這使得F119的需求量並不高,據普惠的資料,生產總量是507具 。

相比於使用在F-15、F-16戰機的F100發動機,全球總數突破1萬具,就可知道F119後勤成本高,零件稀缺的窘境。

霍姆斯說:「美國空戰司令部正在考慮,從正規訓練部隊中獲取一些能力較弱的F-22,並對其進行升級以進行作戰。」

文章來源:U.S. Air Force’s F-22 Raptor stealth fighters faces engine shortage

延伸资料

目前涡扇发动机的修复技术非常成熟,m1a2上的agt1500燃气轮机早就停产目前仍然能持续使用并且还有性能提升,这个涡轮的叶片修复甚至改进技术功不可没。f119也是如此,五百七十多台f119,备用数量相当多了,只要不滥用f22,完全可以满足修理整备的要求。

延伸阅读资料:

F135发动机推力增20% 普惠公司力争F-35动力项目

2010年09月02日 10:39 中国国防科技信息网 【大 中 小】 【打印】 共有评论0条

据美国《航空周刊与空间技术》2010年8月27日报道]美国普惠公司通过使F135发动机的作战额定推力比技术规格要求的提高20%来增加在F-35联合攻击战斗机(JSF)发动机竞争中的砝码。

普惠披露的内容显示,F135验证的海平面推力高于50000磅(22679.62千克力),这是在GE/RR公司的战斗机发动机团队本月早期指出F136替换发动机已超过同样的技术规格要求15%的余量后出现的结果。

普惠军用发动机总裁Warren Boley称,F135的结果证明“普惠证实了发动机的边界,我们有潜力”。推力的增长并不是洛马公司F-35的特定需求,然而,提供这一额外的边界区—或者可以延长使用寿命或者用于未来的增长—是竞争者所考虑的一个重要的讨价筹码。

然而,Boley表示即使演示所测量的常规起降(CTOL)型发动机的推力超过F135公布的43000磅(19504.47千克力)的能力值,焦点仍保持在为F-35推力需求提供系统层级的解决方案上。所以当一些人说发动机能够产生更大的推力时,假如升力风扇不能产生更大的推力,那么你就不能使用这个推力。

Boley补充说另一个推力限制因素是普惠发展的排气通道。结果是如果有人说他们的推力模块能够产生更多的推力,那也是用不到的。

整个F135的推力边界的变化依赖于发动机的型别和高度。例如,试验表明CTOL在更高的飞行M数时可以超过技术规格指标值12%,而短距起飞垂直着陆(STOVL)型别发动机则显示这个边界范围要更小,这要归因于升力风扇的配置限制。

虽然Boley在范堡罗航展上大致描述了计划,更高推力的F135的试验会在2011年1月开始,且以后几年会开始风扇成长的台架试车,战略目标是稍后的F-35的推力增长(如果需要)在5-10%。问题仍是在是否需要和何时需要推力增长,原因是F-35的基线推力假定是不象F-16那样持续发展。

像其他第四代战斗机如F-15那样,F-16推力需求伴随着武器和携带的有效载荷的重量增加而要求提高推力。Boley表示这不是F-35的现实,基于隐身设计的原因,容纳多数有效载荷和未来的增长都在机内。五代战机的优化不同于四代战机。需求要求开始是43,000磅(19,504.47千克),它不会有从24,000磅(10,886.22千克)到29,000磅(13,154.18千克)再到32,000磅(14,514.95千克)推力的要求。这是Boley断言GE/罗罗公司“伟大的战斗机发动机战争”争论离谱的一个原因。

Boley在普惠的工厂说,该发动机制造商正在接近F-35B(STOVL)发动机最后的批准开始服役(ISR)的各项试验。他说:“我们处在发展周期的最后阶段”。

ISR取证工作集中在西棕榈滩上两台发动机的加速任务和侧风试验,在田纳西州土拉荷马的阿诺德工程发展中心进行的进气口可操作性试验上。完成了这些试验,会写出3000份验证报告提交给JSF项目办公室,在秋季的后期系统项目办公室会发出ISR给F-35B发动机。实际得到许可证期望在12月1日左右。

这些试验标志着F135发展阶段的结束,3月早期CTOL发动机已经得到了ISR证书。(中国航空工业发展研究中心 胡军)


扩展阅读资料

原文:airforce-magazine.com/M

2012年11月,美国《空军杂志》网站刊载了洛·马公司副总裁、F-35项目主管斯蒂芬·奥布莱恩(Stephen O’Bryan)所作的关于F-35的隐身设计、使用概念及空战能力的简报。部分要点粗翻如下。
_________________

【作战模式】
奥布莱恩是位前F/A-18飞行员,他表示,即使是最早期版本的基准型的F-35,其作战能力也远远超过了最新升级后的四代机(指传统划代里的三代机),如F-15、F-16、F-18。

上一代战斗机执行任务时,除了他们自己,还需要大量的支援飞机,如预警机、电子攻击机、监视及压制敌方火力的战机,以及巡航导弹等等;而现在只需要4架F-35就够了。

【隐身方面】:
生产型的F-35在美国西部的某个秘密试验场进行的RCS实测表明,其隐身性比除F-22外的任何飞机都好。(The stealth of the production F-35—verified in radar cross section tests performed on classified western test ranges—is better than that of any aircraft other than the F-22.)

在隐身材料受损后,通过洛·马开发的外场维修组件,可以在几小时内完全恢复F-35的隐身性。F-35的隐身设计中包含“维护冗余”,隐身材料在一定的损伤范围内,仍能保证RCS好于军方给出的标准。

F-35的进气道组成了一整块复合材料,没有接缝、铆钉或紧固件,这些东西通常是很大的雷达反射源。这一优势显著地增加了F-35的隐身性。

(没有任何突出的天线、控制任何能量辐射等等一些老生常谈;翻译省略)

隐身状态下武器、燃油内载;F-35A可以在满内油、满内挂武器的情况下拉出9G的过载。这对于外挂武器和油箱的战斗机来说是不可能的。

(从多个角度抨击了三代隐改的实际作战能力,认为三代隐改无法和从设计之初就考虑隐身的飞机相提并论,并称中国大力研发J-20、俄罗斯大力研发T-50就是最好的证据。详细翻译省略)

奥布莱恩说,F-35是全向隐身的战斗机,在任何方向上都是隐身的。(O’Bryan said the F-35 is an all-aspect stealth aircraft—that is to say, stealthy from any and all directions.)

尾喷口上的“锐齿”结构是保密的,结合其他一些保密的方法,可以有效减少热信号。F-35的红外隐身效果超过了军方要求。

当敌方防御被击垮、隐身不再那么必需时,F-35将同时使用内挂和外挂,共携带18000磅(8.2吨)的弹药。

【电子战能力】:
首先作者强调了美国空军对其电子干扰机计划的(不太正常地)三缄其口和毫无计划。

由于军方的要求,F-35的电子战能力是严格保密的,奥布莱恩不能透露任何细节;但他却提到,F-35不需要E-3、RC-135、E-8、EA-18G的任何支持即可完成作战。

奥布莱恩说,我还没有见过任何一个活着的飞行员会拒绝任何可能的支援,但(无奈的是)我们收到的设计要求就是这样,没有任何支援,(F-35)必须自己找到目标,自己穿透敌方防御,自己为目标编号,最后自己消灭它。

奥布莱恩说,实际上,海军陆战队打算用最初版本的F-35B替换他们的EA-6B电子战飞机,甚至不需要增加任何额外的内部系统或者外部吊舱,(你们)由此可以推断出F-35的电子战能力。他还反问(记者),美国空军出资组建电子干扰机的机队了吗?他们购买EA-18G了吗?(显然没有……)(因为)他们已经有这种能力了。

奥布莱恩说,F-35A的电子战能力相当于、甚至好于上一代专用的电子战飞机。(O’Bryan went on to say that the electronic warfare capability on the F-35A "is as good as, or better than, [that of the] fourth generation airplanes specifically built for that purpose.")在电子战中,F-35将打造一种新的作战概念,不仅仅是压制敌方的防空力量,而是毁灭他们。传统的AGM-88的战斗部已经不足以毁灭新型的机动型防空系统。F-35自动目标识别软件的3.0版本将不具备区分坦克型号的功能,但却会具备将移动地对空导弹系统,从深林或其他车辆目标中识别出来的能力。 【翻译 By 韩五记】

【机动性与空战】:
由于F-35是以在满内载的情况下、具有能够飞到机动性包线的边缘的能力而设计的,因此F-35的机动性足以让它在和大多数战斗机的战斗中,围着它们转圈圈;但它恐怕不会这么去做,而且也不应该这么去做。

奥布莱恩说,在配备了新型(格斗)导弹的情况下,即使是1960年生产的老式F-4战斗机,也可以再近距缠绕格斗中和第四代(指F-16一代)战斗机同时干掉对方。如果干掉对方的同时不能保全自己,那么飞行员会选择和敌方保持距离。这就是F-35提供多来源传感器数据融合、多战机协作、先射等能力的原因。

得益于360覆盖的传感器,F-35未来甚至可以攻击位于自己正后方的飞机。能否在未来的近距格斗中存活下来,取决于对抗措施的多少,而不是转向能力。但是,即便当前态势真的需要转向(机动),F-35也有能力在与任何战斗机的对决中坚持住。

F-35的潜在升级计划,将使其内弹仓的最大AIM-120载弹量从4枚提高到6枚。

F-35虽然不是一架严格意义上具有超巡能力的战斗机,但它仍然能在不使用加力的情况下保持1.2马赫的速度,冲刺大约150英里(约合241千米;指任务剖面中的高速突防部分)。(The F-35, while not technically a "supercruising" aircraft, can maintain Mach 1.2 for a dash of 150 miles without using fuel-gulping afterburners.) 如果把速度保持在0.9马赫左右,可以有效地扩展F-35的任务航程;但是同时F-35的跨音速性能也是杰出的,跨过音速也是相当简单的。因此跨音速领域是F-35最擅长的领域。

在作战构型下,F-35的作战航程比上一代战斗机多出25个百分点。奥布莱恩说这是美国空军的数据。




  

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