近日,完全体歼20又有新照流出,照片中,涡扇15乌黑的尾喷管非常醒目,与机身的黄色涂装形成了鲜明对比,那为什么涡扇15的尾喷管从涡扇10的银白色变成了黑色呢?材料有何变化?性能有何提升呢?

给力!涡扇15尾喷管22个收敛片或用陶瓷材料,寿命非涡扇10C可比

在回答这几个问题之前,首先要明确的是,现在已经量产的涡扇15已经不是原来的“峨嵋"发动机了,因为涡扇10C的推力出乎意料的达到了15吨,已经与“峨嵋”的161.7千牛,即16.5吨相差无几,且后者在推重比、寿命等方面也不尽人意。

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“峨嵋”发动机参数

更重要的是,在“峨嵋”研制期间,我国航空发动机的材料工艺取得了一系列重大突破,例如研制成功了第三代单晶材料,采用这种材料后,涡轮前温度有望超过1600℃,比“峨嵋”高出约130℃,不是有这么一种说法吗?如果一种航空发动机的涡轮前温度提高100℃,那么它的推力将增大30%。由此可见,我国航空发动机技术突飞猛进为涡扇15推倒重来打下了坚实的基础。

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因此,在种种原因之下,涡扇15只好像当年的AL31F一样,不得不背水一战,进行重新设计,好在新涡扇15的研制最终取得了成功,否则,涡扇10C还真有可能取代“峨嵋”的位置装备歼20,因为它再怎么说也比后者成熟不是,那完全体歼20什么时候出来就是个未知数了。

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新涡扇15的性能有了极大提高,最大推力从16.5吨猛增到18.5吨,推重比从9提高到10以上,终于重新建立了对涡扇10C的代差优势。虽然出于保密需要,网上涡扇15的相关信息很少,但其尾喷管这样的外露部件却早就曝光了,通过尾喷管,我们可以管中窥豹,略见一斑。

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涡扇15的尾喷管从涡扇10的银白色变成了黑色,有22个收敛片,从收敛片的材质和光泽来看,像是采用了某种耐高温陶瓷复合材料。这表明涡扇15加力燃烧室的温度要比涡扇10高不少,先进陶瓷材料的耐高温性能可是远超各种合金的。不久前,华南理工大学“材料科学与工程学院”的褚衍辉团队就成功制备出一种多孔硼化物陶瓷材料,可以承受2000℃的高温。

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陶瓷尾喷管从侧面表明,“珠峰”发动机不仅推力比涡扇10C大不少,寿命上的优势更为明显。涡扇10C的推力虽然达到了15吨左右,但它毕竟只是涡扇10的一种改进型号,只能延用涡扇10包括尾喷管在内的基本结构,这就导致涡扇10C的推力虽然达到了15吨,但其直接裸露的金属收敛片却没有相应的耐高温性能(涡扇10C很可能是通过增大涡轮前温度提高推力的),导致涡扇10C虽然在推力上已经接近涡扇15,但尾喷管寿命却与后者有较大差距。根据相关报道,14吨推力的涡扇10B寿命仅3000小时,那么推力增大到15吨以后,涡扇10C的寿命也就是在2000-2500小时之间。

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更何况,现在的涡扇15还只是初始型号,其陶瓷基复合材料尾喷管可挖掘的潜力还很大,将来就算是支持20多吨推力带来的高温也是可能的。

最后不得不说的是,涡扇尾喷管的锯齿更加尖锐了,这种设计显然是用来减阻的,这表面完全体歼20的超巡速度和峰值速度都提高了不少,超巡速度已有定论,这里暂且不表。但至少歼20的理论峰值速度可能接近甚至是超过热障,权威官媒发布的《军人一分钟》微视频称,歼20一分钟能飞行52公里,即每小时3120公里,也就是2.54马赫,歼20公开的展板也曾标称3062.7公里/小时的速度,即2.48马赫。网名“爱刷题的吴姥姥”的同济大学物理教授则声称歼20的速度可达2.8马赫。种种迹象表明,歼20的速度潜力远未释放,现在标称的速度之所以只有2.2马赫,是受制于吸波涂料耐高温性能不足,但随着吸波涂料的进步,歼20有望继米格25和米格31之后,成为破热障的新一代战斗机。

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