涡扇19:为歼35量身打造的国产第四代中等推力航发。提起歼35,很多人都知道它是我国新一代舰载隐身战机。这架飞机能成型,背后离不开一款关键装备,就是涡扇19,代号黄山。
早年间沈飞自筹资金搞FC31,最初定位是外贸战机。但早期配套发动机短板明显,老型号推力不足,对比F35没有优势,价格上又拼不过米格29,外贸订单一直没能落地。
等到国内提出新一代舰载五代机需求,FC31项目迎来转机,而配套发动机的研制任务,落到了贵阳所肩上。
贵阳所之前长期做航发仿制工作,积累了不少工程经验,但自主从头设计四代中推,还是头一回。涡扇19不是在老RD93、涡扇13基础上小修小补,是一套全新设计的发动机。
整体采用3511架构:三级风扇、五级高压压气机、一级高压涡轮、一级低压涡轮。整套结构零件数量更少,机身更轻,推重比更容易做高。
按照公开数据,涡扇19最大加力推力在11.3到11.8吨,推重比超过10.5,总压比35,涡轮前温度超过1870K。涵道比大约0.4,这个数值偏小,飞机超音速飞行时风阻更低。空气流量每秒75至80公斤。
这款发动机性能能提上来,新材料是核心。它用上第三代单晶涡轮叶片。老式叶片由大量晶粒拼接,高温环境容易开裂。
单晶叶片整体就是单一晶体,耐高温能力大幅提升。同时搭配气膜冷却技术,叶片内部预留冷却通道,引入冷空气,在叶片表面形成冷气保护层。
另外涡扇19热端部件使用氮化硅陶瓷基复合材料,也就是CMC材料。这种材料重量只有高温合金三分之一,耐高温能力强,还能减少冷却空气消耗,进一步提升发动机效率。
钛铝合金低压涡轮、复合材料外涵机匣这些新材料同步应用,把整机重量控制在1100到1200公斤区间。
因为涡扇19是舰载机配套发动机,从设计阶段就考虑海上环境。海洋空气盐雾大,容易腐蚀金属部件。机匣选用钛合金、不锈钢,表面增加防腐涂层,管路使用耐腐蚀合金,进气道加装防盐雾过滤装置。
舰载起降冲击载荷远大于陆地飞机。研制人员对机匣安装节、叶片结构做加强处理,承受弹射起飞和阻拦降落带来的剧烈冲击。
航母甲板空间狭小,维护条件有限,涡扇19采用模块化设计,可以整体吊装更换。自带故障诊断系统,外接设备就能快速定位故障。
横向对比全球同级别航发。美国F414基础型加力推力约9.8吨,推重比8.9,总压比30。涡扇19基础指标全面领先F414原版。
F414EPE改进型推力接近12吨,和涡扇19推力接近。欧洲EJ200发动机加力推力约9吨,总压比26,涡扇19推力、总压比优势明显。俄罗斯RD33MK各项指标差距更大。
客观来看,涡扇19短板同样存在。这款航发量产时间不长,整机使用寿命、长期可靠性还需要大量飞行时长验证。现阶段产能规模有限,大批量交付还需要时间。
F414系列历经四十多年迭代升级,改进潜力经过长期验证,涡扇19后续还有持续优化的空间。
