f119发动机参数推力;涡扇15与f119参数对比
最近珠海航展展出了涡扇10家族,从涡扇10的多个发动机型号,再到它的全向锯齿型矢量喷口,还有最新的二维矢量喷口。但是与F119相比,还是有很大差距。

从加力推力上讲,涡扇10是132KN,涡扇10B是144kN,涡扇10C达到156KN,从这个指标上讲,涡扇10的三个型号在下图中前六中可占三席。但涡扇发动机的指标并非最大推力这一个指标。
推力可分为经济推力、中间推力、推力、加力推力。经济推力代表它燃烧效率,在这个推力下,飞机的航程更远,大修的间隔时间长;中间推力是指油门在中间位置时,在工作包线内规定的任一点上,发动机持续提供的最大推力,这可以理解为飞机的最大的巡航速度,对F22和歼20来说,讲的就是它的超音速巡航,这个指标关键是它的持续时间的长短,一般是在30分钟以下;推力就是在不开加力下的最大推力,它能持续的时间要短很多。
据外媒分析,涡扇10C是在涡扇10B的基础上通过缩小涵道比,提升涡轮前温度,甚至减寿来实现加力的提升的。
涡扇10发动机的长度为4950毫米、直径1160毫米,重量达到了1.7吨,对比F119,它的最大直径1.13米,长度4.826米,重量 1360千克。从上面对比我们可以看出,涡扇10比F119更粗更长更重。
比F119更粗,那是因为涡扇10C的涵道比更大,据报道,涡扇10的涵道比在0.6-0.7之间,目前大推力航发的涵道很多都在0.3左右。涡扇10C已在涵道比已有一定缩小,但是核心机的尺寸并未改变。
涡扇10C的核心机是3级低压转子,9级高压转子,两级涡轮,加力燃烧室。在其它相同的情况下,F119只采用6级高压风扇。决定航发推力大小的关键指标之一是涡轮前温度,这个温度每提升100℃,推力将相应提升10%,而决定涡轮前温度的又有两个关键指标,一是涡轮前总压,二是涡轮耐高温极限。
决定涡轮前总压大小的就是高压风扇,F119的只用了六级就达1600℃以上,而涡扇10用了九级才达到1450℃左右。涡扇10的高压风扇比F119多出3级,这里面有两种可能,一是F119的核心机直径要比涡扇10要大,更大直径的风扇能产生更大的压力;另一种可能就是转速更快。无论是风扇直径还是转速,都是材料学与加工工艺的极限,要知道涡轮的每片叶片的离心力达到3吨以上,而且每片叶片中间是空的,连接方式是隼铆连接的。
温度有了,什么材料又能耐受这么高的温度,这么高的压力,而且不变形的呢?航发的涡轮就“生活”在这么一个环境中。在这么个环境中,涡不但要承耐高温承高压,而且要轻、耐磨损,变形系数小。为了承受这么个环境,涡材料从单一的金属材料到铝、钛、钨、钼、镍高温合金材料,再到碳纤维聚合物叶身与钛合金叶片边缘组合,目前又发展到单晶合金配合热障涂层。材料有了,还需要相应的加工工艺,比如热障涂层的双层结构、多层结构和梯度结构,涡轮叶片的对流冷却、冲击式冷却、气膜冷却、发散冷却。
涡扇10的重量也超出了F119的30%以上,这极大的影响涡扇10的推重比。据报道涡扇10的推动比是7.5,涡扇10B达到8,涡扇10C未查到数据,应该会有相应的提升,即便如此,离达到F119那样10以上的推重比还是有很大距离。
另外,现在的航发都采用两余度全权限数字式控制系统,这套控制系统不但包涵着设计的原始理念,而且还融入了对这款发动机的长期使用经验。
结语:
尽管我们这些年在航发的材料科学、加工工艺、设计理念有了很大突破,但是要在涡扇10C上,甚至以后涡扇10C的改进型要达F119的技术水平还是有很大难度,一是涡扇10的涵道比比较大,这意味着涡扇10的核心机小,这决定了涡扇10与F119的技术路径不一样。二是F119还在发展中,它的第一个改进型就达到16.3吨,后来又达到17.5吨,最新的网传据说达19吨。
用涡扇10与F119比,涡扇10多少有点吃亏,毕竟两者从一开始的设计理念不一样,如果要将涡扇10达到F119的水平,除非换核心机,这等于重新研发一款航发。其实与涡扇10相比,涡扇15发动机才与F119的设计理念相距不远,甚至某些指标还要高一点,它全长5.05米,直径1.05米,设计重量1.6337吨,涵道比:0.25,总增压比:30.5,推重比:9.7-10.87……。从这些数据可以看出,涡扇15才是奔F119的那些参数去的。据报道,涡扇15的实验室加力推力已达18.5吨,目前正在解决油耗、丰富试车数据等问题。
