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[武器裝備] 警報響起!在航空發動機領域日本正在超越中國?

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發表於 2018-7-31 23:21:43 |顯示全部樓層
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據日本防衛省防衛裝備廳2018年6月29日消息,負責日本第五代戰鬥機F-3裝機發動機研制的石川島播磨重工於當天交付了第一台大推力渦扇發動機XF9-1的原型機。這不但意味著日本在大推力航空發動機領域邁出了關鍵性的一步,也使得日本自研第五代戰鬥機項目“露出曙光”。對比中國第一代大推力軍用渦扇發動機“太行”,XF9-1從設計水平、性能指標等方面實現全面趕超,日本航空發動機實力的迅速提升,值得警惕!

第五代發動機參數瞄準F119,紙面性能世界頂尖

從日本防衛省防衛裝備廳陸續公布的XF9-1發動機的參數來看,其最大推力約為15噸,渦輪前燃溫度約為1800攝氏度,高於F119-PW-100發動機的1960K(開爾文),發動機總長度約為4.8米,發動機入口處直徑約為1米,軍用推力(不開加力最大推力)約11噸。

可以看到,日本XF9-1發動機的各項性能指標,都瞄準了F-22的裝機發動機,當今最強的F119發動機。值得注意的是,XF9-1雖然在最大推力上略遜於F119(F119最大推力15.9噸),但在尺寸和重量上也小於F119(F119直徑1.2米,長度5.16米),因此XF9-1的推重比不低於F119,也達到了9以上,是不折不扣的第四代大推力發動機,比中國國產發動機“太行”、俄羅斯的AL-31F和美國F110等先進了一代。同時XF9-1的涵道比,也不比F119大,非常適於高速戰鬥機使用。

而且更值得注意的是,能夠把發動機做得比F119還小還短,說明日本人在發動機設計上採取了很多新技術,譬如很可能採用了GE在F120發動機上的渦輪轉子對轉技術,以減少複雜的組件結構,縮短發動機長度,減輕發動機重量。從這點看,日本在航發總體設計和技術創新上,取得了突破性的進展,甚至有部分新技術和新結構已經超過了美國F119的水平,其結構,有可能比3611(三級風扇+六級壓氣機+單級高壓渦輪+單級低壓渦輪)還要先進。把航空發動機做得越短越輕性能還越強大,是所有航空發動機人的理想,但推力大、個頭還小的發動機可不是那麽容易就能做出來的。

以往日本在發動機領域以熱端部件研發能力著稱於世,現在看來,在其最為薄弱的航發總體設計研發領域,日本也開始補齊短板,進軍世界第一梯隊。

此外,值得注意的是XF9-1在渦輪前燃溫度上超過了美國F119,這其實並不意外,因為在渦輪單晶葉片和熱端部件研制上,日本本來就具備世界領先的水平。渦輪前燃溫度是航空發動機的標誌性性能參數,該溫度越高,意味著發動機燃燒能量越大、推力能做得越高。

總體看,XF9-1紙面性能世界領先,不遜於美國F119發動機,完全達到了第五代發動機水平!

新發動機處於樣機試驗階段

據公開資料顯示,日本研制XF9-1核心機是在2013年,2015年開始樣機的研制組裝生產工作,2018年6月首台整機下線。

從發動機研制規律來看,一般都要經過1,核心機研發;2,樣機研發生產;3,樣機試驗,包括地面試驗、高空台試驗、飛行試驗平臺台試飛乃至於目標機裝機試飛;4,定型列裝等階段。

這次XF9-1整機面世,表明XF9-1的樣機研發生產完畢,即將進入地面試驗的這一階段。而傳說中與XF9-1處於同一水平的中國“峨眉”WS-15第五代發動機,由於處於嚴格保密狀態,進度尚不清楚。而俄羅斯的“產品30”,則已於2017年12月完成了安裝在目標機蘇-57上的首飛。可以看出,日本XF9-1的進度比俄羅斯落後,但可能已經不比中國落後。

此前日本在發動機材料、熱端部件等核心零部件水平上處於世界頂尖水平,而在整機研發上水平欠缺。現在日本迅速彌補短板,在整機研制上迎頭趕上。由於其在航空發動機基礎研究領域,特別是材料、工藝和核心機零部件上本來積累就很雄厚,本就大大領先於中國,現在彌補了整機研發經驗上的短板後,日本航空發動機的綜合實力將要領先於中國。

結語

航空發動機作為戰鬥機的心臟,在軍事航空領域占據最核心位置,這次日本成功研制XF9-1大推力渦扇發動機,等於是給正在進行的日本第五代重型隱身戰鬥機F-3項目注入的一針強心劑,XF9-1如果能在2025年左右進行裝機試飛,那麽F-3戰鬥機極有可能在2030年左右研制定型。日本航空發動機工業在基礎研究領域“厚積薄發”、迅速實現對先進國家的趕超,其發展值得中國航空發動機工業學習和警醒。這告訴我們一個真理,航空發動機要搞好,只有夯實基礎,打牢根基,才談得上跨越式發展、彎道超車,才能實現技術趕超。

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