歼-20战斗机是我国的第五代隐身战斗机,技术性能非常先进,甚至可以称之为世界领先。
但是长期以来,歼-20都面临一个很大的问题,就是发动机性能不足。歼-20的发动机是涡扇-10B,他的推力是14吨,在世界上也是排名前列的,但是和美俄的第五代战斗机发动机比起来,还是差了一些。
比如说,美国F-22A战斗机用的F-119发动机,推力为15.5吨,而且有二维矢量能力,俄罗斯苏-57战斗机使用的117S发动机,推力为14.5吨,有三维矢量能力,俄罗斯还正在为苏-57研发新一代发动机,也就是产品-30发动机,推力达到了18吨,依然使用三维矢量,而且要在2020年装在苏-57上进行首飞测试。
相比而言,歼-20装备的涡扇-10B发动机,无论是推力还是矢量能力,都落在了美俄五代机之后,这影响了歼-20先进性能的发挥。为此,歼-20战斗机使用了许多方式进行弥补,比如使用全动垂尾来弥补没有矢量能力的缺憾,全动垂尾可以在飞机进行转向操作时,增加飞机的尾部控制能力,实际上缩小了飞机的稳盘、瞬盘半径,提升了爬升率,也增强了高速飞行能力。
歼-20战机使用鸭翼布局,就考虑到发动机推力不足下,使用鸭翼布局以提高飞机的整体升力。鸭翼如何提高飞机的升力?现代飞机的重心都非常靠后,因为发动机位于飞机尾部,因此飞机在飞行中需要牺牲掉部分推力来抑制机头的自然上仰,而且这个控制力在飞机尾部完成,耗力较大。鸭翼布局的飞机,鸭翼本身及其操控机构的重量对发动机有一个平横,飞机的重心前移,可以平稳飞行,飞机鸭翼和主翼都可以产生升力,也就节省了飞机发动机的推力。
换言之,歼-20战斗机为了换取高机动性、超音速机动能力以及超音速巡航能力,在原本的气动设计上进行了诸多修改和提升,这才换来了整体性能对美俄五代机的超车。然而,如果我们有更大推力的发动机,就不需要考虑这么复杂,只需要更换发动机就可以了,那么歼20可以直接更换涡扇-15吗?因为三大问题的存在,所以答案是否定的。
涡扇-15发动机是歼-20未来的目标发动机,他的推力为18吨,拥有三维矢量能力,目前其矢量尾喷正在一架歼-10B战斗机上进行测试,完成测试后才能装上歼-20战机。但是涡扇-15发动机必须装在新生产的歼-20战机上,因为首先,涡扇-15发动机无论是尺寸、重量还是直径,都和现在的涡扇-10B大不相同,涡扇-15的直径更大、重量更重、尺寸更大,拆掉涡扇-10B发动机腾下的空间是容不下涡扇-15的。
其次,飞机重量的变化,尤其是尾部重量的变化,对于飞机的整体平衡性有很大的影响,需要对飞机进行全面的重新测试。新的发动机带来了新的使用性能,这都需要继续试飞测试来取得数据,比如新的瞬盘、稳盘、机头指向性、爬升率、巡航速度、最大速度、使用升限、航程等,都会和使用涡扇-10B的歼-20完全不同,因此需要进行科学的测试。
再次,换装涡扇-15后,飞机就取得了三维矢量的能力,这样,飞机的飞控和数字化操作系统都需要进行对应的改进,飞控系统还需要重新编写,否则飞机无法适应新的三维矢量尾喷也是个问题。以上问题都需要在长期的测试后才能够解决,这个时间短则1年,长则三五年都是可能的。所以,现役的歼-20无法升级为完整的歼-20,等到涡扇-15出现后,完整性能的歼-20战斗机才能投入生产,我们一起静静等待他的出现吧。