[航空发动机] WS15和产品30发动机的对比分析 （结尾会说说土鳖第5代发动机的消息）

毛子的产品30这几天上天试飞了，很多ID又开始兴奋了，怀着各种目的各种造势和吹风都开始了。本来我前几天就想发一贴说说同为四代发动机的WS15和产品30的对比的，但是没啥时间发帖，也就是看论坛上挺毛子和反毛子的各种表演，很有意思。虽然产品30和WS15的公开消息很少，但还是有的，就看你们能不能找的到或是看的出来。

首先说说毛子的产品30发动机吧，这台发动机是毛子的正牌4代战斗机发动机（毛子标准为5代），第一次出现产品30发动机的消息大概是在2011年吧，当时是T50上天之后首飞装的是117发动机，毛子的报道说117发动机只是过渡阶段使用的发动机，真正给T50配套的发动机是另有型号，名称叫产品129后来改叫产品30.首先简单说说117发动机，这个发动机是AL31F的魔改，虽然推力指标提升不少，但是由于是大改型号加上时间比较紧迫，所以发动机的可靠性和寿命都不如推力指标那么亮眼。117S发动机已知的公开故障的报道就有两次，一次是在2011年在航展上起飞时发动机故障喷出一团火球终止起飞，另外一次是在2014年降落时发动机起火蔓延至机身起火导致机体受损，这架T50后来不得不拿去大修，并占用了另外一架T50的中机身。目前公开报道中117发动机的事故就这么两起，另外SU35上使用的117S发动机（和117发动机基本一样，名称不同而已）也报道过一次发动机失火导致机身损坏的事故。从这也可以看出毛子的117发动机并不像中国的网络上吹嘘的那么好，可靠性其实是存在大问题的，但是对于毛子来说这些事情没什么大不了，司空见惯的事情了。另外一个就是117发动机的寿命，名义上是4000小时，实际上对维护成本影响最大的翻修间隔时间TBO只有1000小时，还不如WS10基本型号的1500小时更不如WS10B型的2000小时。不过对毛子来说不是什么问题，当年SU27上的AL31F刚投入使用的时候TBO只有100小时，后来到90年代才增加到300小时，现在的最新型号AL31FM1才增加到750小时，117S为1000小时。更详细的可以看本人之前发的贴（还没填完坑）https://...net/forum.php?mod=viewthread&tid=2421441

所以从上面就可以看出俄罗斯人在T50研发上面还是很敢冒风险的，不成熟的成品和技术都一股脑的往T50上装，所以T50的隐身不行其实不是俄罗斯人不想搞真正的隐身设计，而是毛子的隐身技术基础太差，不得已而做的妥协。包括现在仍然属于迷一般存在的T50弹舱设计，其实也能看出来毛子由于技术不成熟导致T50研发中出现各种问题，所以出现T50先实现首飞但是服役反而晚于J20的情况。对于产品30发动机我的看法也一样，就毛子目前的状态而言，他们希望产品30可以尽快实现技术成熟，这样可以改变舆论上对T50进度迟缓的各种不利的态度，也能增加国际合作伙伴对T50的信心。所以产品30发动机在下线后一年内就实现首飞也就不足为奇了，因为俄罗斯人太需要在T50项目上打一针强心针了。

从产品30的首飞是在T50的试飞机上进行可以得出一个判断，那就是产品30的几个关键指标和尺寸和117发动机接近（重点来了），

1.发动机的外形尺寸上来看，产品30发动机和117S比较接近，发动机进口到发动机尾部喷管安装环的长度比较接近，才能做到不对T50机体进行大改的条件下把产品30发动机安装上去。在产品30刚出现的时候，也有报道提到产品30会利用117发动机的一些部件以缩短研发时间和降低技术风险，同时也为了方便T50在将来比较方便的从117发动机替换为产品30发动机，所以两台发动机的安装尺寸接近也是合情合理。

2.产品30的发动机进口直径和117发动机很接近，这样才能在T50已有的原型机上装上产品30发动机，如果发动机的进口直径和发动机的进气流量差别很大的话，进气道需要做相应的改进才能适配发动机，就比如F16上装F100发动机和F110发动机的是两个型号，两个型号的进气道也不能通用，两个型号的发动机无法互换。还有一个例子就是当年在J11B上装备太行发动机，太行发动机的进气流量为122KG/S，比AL31F发动机的112KG/S要大10KG/S的流量，所以当初的太行装上J11B试飞的时候不得不限制发动机的进气流量以适配进气道，并在进气道末端加装发动机进气口适配环以适配直径更大的太行发动机。因此在T50已有的原型机上试飞这一点很关键，说明产品30发动机和117发动机无论是发动机的进口直径和进气流量都差别不大，我判断两台发动机的进气流量的差别不会大于5%，大于5%的话T50的进气道就需要重新设计以适配产品30发动机。

3.从产品30发动机可以上T50试飞来看，产品30的技术成熟度已经达到了TRL6级到7级的水平，相对而言很高了，我个人之前虽然怀疑产品30可能还处于验证机状态（也就是相当于YF119验证机的状态），但是想到毛子在发动机研制上很多时候并没有验证机这个阶段而是直接上型号，就目前毛子时间和经费都很紧张的情况下，产品30也不太可能多出一个验证机的阶段，虽然代价是可靠性和寿命在使用初期不好看，但是对于毛子来说让T50装上真正四代发动机就是最大的胜利。这点我还可以很佩服毛子的，人家无论是飞机的研制方还是军方都对发动机研制过程中出现的风险和故障有很高的风险承受能力，相比而言国内无论是军方还是飞机研制方还有舆论对于发动机在型号飞机上试飞的风险都是极度放大，恨不得发动机要成熟后才装机试飞，要是碰到117S发动机连续起火这样的问题早就全部停飞了，但是T50即使是起火后还是坚持试飞，没有受到几次起火故障的影响。当然了中国军方和网络上的舆论对进口发动机又是另外一个态度了，发动机故障造成连续摔机也无法阻止对进口发动机的“热爱”，发动机故障摔了好几架也没有全面停飞，要是换成国产发动机要是出了这样的故障就是另外一幅嘴脸了。

4.到了网络舆论最喜欢吵来吵去的推力了，产品30的推力按照毛子媒体的猜测是军用推力11吨，最大加力有18吨。从AL31改进设计而来117S发动机的进口为932mm，原版的AL31F的直径为905mm，这也是三代发动机改进的常规路线，提升涡轮前温度，改进低压涡轮和风扇，提升风扇压比或是直径以增加进气流量达到提升发动机推力的目的。原版AL31F发动机的进气流量为112KG/S，虽然117S和117发动机的进气流量没有报道，但是根据推力提升的幅度和发动机进气口变化的幅度，大概可以估计发动机的进气流量会提升到120KG/S的级别，这样才能满足推力提升的要求。所以从这一点上看，产品30发动机的进气流量应该在125KG/S到130KG/S这个级别，以保证与117发动机的流量想适配，这样就可以在T50原型机上进行试飞，避免对T50的机体设计进行较大的改动。但是知道了进气流量还是无法知道发动机的推力，这时候就要看发动机的单位流量推力了。

5.117发动机属于三代改发动机，所以它的单位流量推力也是三代改的水平，大概处于1.1Kgf到1.2Kgf/Kg/S流量的水平，117S发动机的进气流量为120Kg/S，单位流量推力为1.2Kgf/Kg/S的，计算得到117S发动机的最大推力为14400Kgf与公开报道的14500Kgf的推力相当。那么四代发动机的单位流量推力提升到了1.25到1.3Kgf/KgS的水平，那么根据之前的猜测，产品30发动机的进气流量应该在125KG/S到130KG/S这个级别，产品30的推力级别为15吨加力推力到17吨加力推力之间，军推推力为10吨到11吨左右。相比较而言F119发动机的进口直径为872mm，但是由于先进的风扇设计和0.3的小涵道比设计，所以进口流量达到了125KG/S的水平，单位流量推力为1.25Kgf/KgS的水平。

6.那么中国的四代发动机WS15的推力级别是多少呢？到目前为止很多人了解到的也就是十几年前还处于核心机设计的时候一篇论文上给出的一个很粗略的推力范围，根据当时设计的30KG换算流量的核心机设计出来的推力范围为15吨到17.5吨之间。那么除此以外还有其他的数据吗，当然有了，比如下面这个发动机试验数据。

表格中只要看最下面一行就行了，H代表高度0，M代表速度0，Ga表示进气流量，状态代表100%的转速，T1代表加力温度。上面那篇论文的时间是2011年，作者是燃气涡轮院的，当时WS15正处于验证机研制的阶段，因此相应的数据也就是在处于研制阶段的WS15验证机在高空台上的试验点。验证机阶段国内是按照原型机96%的指标来研制，也就是说在验证机阶段只需要达到原型机96%的性能指标就行了，因此也就是说原型机的推力一般比验证机达到的推力大5%。按照表格上130Kg/S流量的数据，WS15原型机的流量约为137Kg/S流量的级别，按照四代机单位流量推力为1.25到1.3Kgf/KgS的水平，那么推算出WS15的推力范围为17吨到18吨附近，比产品30稍大，两者的推力差别大概为1到2吨，军推推力为11吨到12吨之间。

7.现在WS15处于原型机研制的阶段，由于之前原型机研制遇到了一些困难和障碍，所以目前看来WS15什么时候上J20试飞还是未定，但是就像T50和J20之间的研制过程一样，先上天的未必就能先服役。对于技术更加复杂要求更苛刻的四代发动机，俄罗斯在三代改的117发动机都问题不断的情况下，四代发动机跨越验证机阶段直接进入原型机研制是一个比较冒险的举动，因此虽然WS15的研制看起来不快，原型机研制也出现了各种问题，但是步骤相对比较稳妥，把问题暴露的在早期阶段并不是坏事，等到原型机试飞的时候再出现重大故障，那么要付出的代价就更大了。比如说像117发生故障导致起火烧了一架SU35和一架T50，当然毛子不当什么事，但是毛子研制SU35和T50的服役时间都比预期的要慢不少，所以客观上还是有影响了。

最后扯一下毛子和土鳖航空发动机的未来的研制计划吧，毛子对于产品30后下一代发动机的研制计划如何我不是很清楚，但是就在最近，是的你们没看错，就是最近土鳖的第5代（美国和俄罗斯的第六代发动机）发动机，也就是中国的首台自适应循环发动机的验证机不仅下线而且已经开始试车了，这台发动机是中国有史以来研制的最复杂的发动机，复杂程度甚至远超WS15，但是验证机从设计到加工再到下线试车也就是1年的时间。这是两机重大专项成立后启动的一个重大项目，也可以看出中国航空发动机正在加速发展，以前很多受限与技术基础和经费的先进发动机设计现在重大专项的助推下，要钱有钱要人有人，正在进入发展的电磁加速的轨道。当然验证机试车这只是开始，国内的发动机之前的研制历程往往在核心机和验证机阶段比较顺利，但是进入原型机和使用阶段就各种问题和困难不断，这也是将来需要客服的，但是我相信按照现在的轨道发展下去，用10年左右的时间，中国在航空发动机技术上超越俄罗斯不是什么神话，而是看得到的未来，当然前提是坚持航空发动机的自主研发和国家在经费上的大力支持。

道路是曲折的，前景是光明的。

PS：补充一下我对606对WS15的原始设计进行比较大修改的理解，很多ID对606所大幅度修改WS15的传言表示不理解，我个人觉得WS15原型机修改原始设计的传言是有一定可信度的，因为从WS15的核心机来看，当年624所研制的核心机的涡轮前温度为1850K，这个涡轮前温度在四代发动机中几乎是最低的，公开报道比这个更低的是EJ200，但是EJ200发动机的涡轮前温度RR只是说不低于1800K，没说高于1800K多少，所以EJ200的涡轮前温度的实际水平可能并不低。那么核心机的涡轮前温度比较低可以增加发动机的使用寿命以及降低对材料和冷却设计的要求，但是对于四代发动机机来说最重要的指标看重的是超音速下的推力性能，特别是超音速下不开加力的性能指标。要提升超音速下的军推性能，需要发动机在设计时把节流比定的比较高，而高节流比设计对涡轮前温度指标提出了更高的要求。

节流比这个概念是什么意思呢？就是发动机在巡航状态下全转速工作的涡轮前温度与起飞状态下全转速工作的涡轮前温度之比。较大的节流比意味着发动机在更高的马赫数下工作才会进入限温，而较小的节流比意味着发动机在超音速下工作状态会受到比较大的限制。对于J20这样重视超音速性能的四代机来说，配套的四代发动机必然也需要侧重超音速性能指标，那么原来核心机的涡轮前温度1850K的设计指标就有些不能满足需要，那么必然要对原始设计进行比较大的提升。

就拿之前提到的EJ200做例子，虽然公开数据上EJ200推力指标是90KN，但是实际上EJ200在战斗状态还有5%的推力提升选项，这就意味着EJ200发动机红线温度比工作温度高出不少，这样发动机还才有继续提升推力的空间。计划研制一种称为“EJ2X0”的发动机,其推力比原型 EJ200至少增加20%,采取的措施有:发展一种新的风扇,其增压比为4.6,空气流量增加10%,不开加力时的推力为72kN,加力推力为103kN。所以从EJ200的改进路线来看，发动机的原始设计就留有较大的温度裕度和空气流量裕度以用于后期升级。因此从这也可以看出，如果想要发动机有更好的超音速能力，就要更高的节流比，更高的节流比就要更高的涡轮前温度。这么看来WS15大量修改原始设计的传闻也就具有一定的合理性。