WS15发动机已经官宣量产，中美战机发动机差距还有多远
WS15发动机适配歼20A战斗机首飞
近日WS15发动机适配歼20A战斗机首飞，引起了大家的广泛兴趣。实际上这并不是WS15发动机的首飞，此前WS15和WS10C发动机就一直以混搭的方式在歼20上试飞。目前WS15发动机的研制工作已经结束。在今年三月份的第三届中国航空投资峰会及第七届航空创新创业大赛总决赛上，中国航发北京航空材料研究院项目负责人张勇宣布WS15发动机已经实现量产。
第三届中国航空投资峰会及第七届航空创新创业大赛总决赛
那么目前中美两国战机发动机的技术水平还有多少差距？我们只要对比一下当前中美两国主力战机的发动机就知道了。美弟的是F22配套的F119发动机，以及F35配套的F135发动机。我国的是装备于歼20上的WS15和WS10C发动机。WS10C对标F119，WS15对标F135。我们先来看下技术指标，F119的军用推力是105千牛，加力推力是155.7千牛，涡轮前进气温度1973K，涵道比0.3，推重比10。
WS10C的军用推力不详，但是按照我们前面的技术分析，大概在108千牛左右。加力推力是157千牛左右。招商证券给出的加力推力数据是161.86千牛，也就是16.5吨左右，WS10C的推重比在9.7。也就是说WS10C的推力指标是要超过F119的。这是我国先进战机的发动机首次在性能上超过美国最先进战斗机的发动机。推重比小点没关系，只是发动机重那么几十公斤重量而已。只要推力够，对飞机的整体设计而言都是小意思，在其他地方很容易就可以找补回来的。
WS10C发动机
实际上因为歼20更加优秀的气动设计，鸭翼加小展弦比三角翼，以及升力体机身设计。无论是升力系数、翼载荷等性能都优于F22。歼20的最大升力系数在2.0以上，远远超过F22的1.5。而且歼20是鸭式气动布局，机翼和鸭翼产生的都是正升力。不像F22采用的常规气动布局，平尾产生的是负升力，抵消了部分机翼产生的正升力。即使在使用WS10B发动机时，歼20在飞行速度、超巡速度、机动性方面上都远超F22。歼20最大飞行速度能达到2.55马赫，超过F22的2.25马赫。鸭式气动布局在机动性方面本来就有优势，再加上歼20使用的WS10B矢量推力版发动机已经装备了三维轴对称矢量喷管，机动能力比F22的两维喷管高出一个维度，所以机动性优势更大。换上WS10C以后在飞行性能和机动性方面更是完全碾压F22。只是目前还没有见到WS10C配备矢量喷口。
歼20的气动设计比F22的气动设计先进很多
WS15的军用推力不详，但肯定比F119要高，加力推力按照招商证券给的数据是181.37千牛，也就是18.5吨的样子。很多人比较奇怪，这些军工技术的信息怎么会来自另外一个行业。其实这也很正常，军工领域的很多最新一手消息都来券商。因为相关企业为了融资上市，常常给代理券商一些数据用来写上市资料。当然券商是外行，写军工领域的数据资料比较容易搞错，所以需要仔细甄别。
WS15发动机的性能
WS15加力推力是18.5吨，有些人认为目前WS15的加力推力还达不到这一指标。网上有小道消息认为，目前WS15发动机的加力推力只能达到17.3吨。这一数字的依据可能是很早以前核心机规划阶段的性能指标。WS15使用的是流量为30kg/s的高推核心机。所以按规划，以高推核心机为基础研制的小涵道比的涡扇发动机最大推力为175千牛。至于这17.3吨这个数字是否准确我们不清楚。但是无论如何都可以肯定，WS15的军用推力和加力推力都远远超过F119，这个不会有任何争议。只不过WS15的涵道比有所扩大，前一篇文章我们也谈过为什么WS15要扩大涵道比，这里就不重复了。
高推核心机基础上发展的小涵道比涡扇最大推力为175千牛
虽然WS15的推力大幅提高了，但是超音速性能可能也有些下降，这主要是涵道比的问题。现在歼20A装上两台WS15，总推力37吨，整架飞机的推重比非常惊人。有些人可能会说这样性能的歼20无人能敌。但是实际情况是歼20的最大飞行速度可能会超2.8马赫。这其实已经没有必要了，一个是空战中飞这个速度，飞机的机动性会比较差，转个弯都要很大半径。二是此时机身温度会达到300度左右，机身蒙皮材料可能都吃不消了。换句话说WS15的性能对于歼20A的气动设计来说已经不匹配了，可能有些过剩了。
只不过可能现在WS15的加力推力可能还没有达到18.5吨，所以问题并不严重。如果真的达到18.5吨的推力，歼20A的气动设计就会严重限制WS15性能的发挥。这样WS15和歼20A的气动设计搭配已经不合适了，也没有必要了。因为使用WS10C的歼20A性能已经可以碾压F22了，而且因为WS10C的涵道比更小，所以超音速性能更好。其实WS10C和歼20A的搭配就是制空型歼20的完美搭配。如果为了用上WS15而修改歼20A的气动，再弄出一个制空型的歼20已经没有意义了。其实充分利用WS15的性能可以做更多的事情，比如研制一型5.5代的歼20战斗轰战型，给歼20扩大油箱增加航程，扩大弹舱以便可以内置更多弹药或者更大尺寸的弹药。用来代替歼16战斗机或者用在双座歼20上都可以物尽其用。
F119发动机
但是应该说，虽然WS15的性能已经超越了F119，但是跟F135相比多少还有是些差距。F135发动机改进自F119，核心机和F119是同一个核心机。F135可以看做是F119的涵道扩大版，涵道比从F119的0.3扩大到了0.57。同时也将涡轮前进气温度提高了110K，并增加了一级低压涡轮。F135的军用推力为128.1千牛，加力推力为191.3千。F135目前装备在F35战斗机上。虽然F135推力要比WS15大，但是因为涵道比扩大，超音速性能有所下降。再加上F35糟糕的总体设计，F35完全没有超音速巡航能力，甚至连最大飞行速度都只有1.6马赫。而F35B的最大飞行速度更是降低到了1.4马赫。F35的热管理设计也有些问题，导致未来要F135进一步增大功率以及制冷能力，才能改善目前F35的困境。
F135发动机
很多人都说力大能飞砖，但是应该说这还要看系统总体设计。如果总体设计不好，发动机推力再大，性能优势也会淹没在系统中无法体现出来。早在2018年就有传闻F135要改进至22吨的推力，甚至是24吨的推力。当时某卡脖子报社社长还说非常震撼，还称你的国并不厉害。但是这些设想中的推力到目前还没有实现，至少到目前为止F35还没用上。给F35升级的计划还停留在PPT上。
F119的核心机流量只有24.8公斤每秒
F135虽然说目前推力要比WS15大，但是其实WS15的改进潜力要更大一些。因为WS15用的核心机是30公斤每秒流量的高推核心机，比F119的核心机流量更大。F119的核心机流量是24.8公斤每秒。这个流量甚至没有太行核心机的流量高，太行核心机的流量是25.5公斤每秒。要知道太行的核心机是上一代发动机的核心机。之所以F119的核心机是第四代发动机的核心机，只是因为F119的涡轮前进气温度可以达到1973K，要远比太行核心机的1700K左右更高。
太行发动机的核心机流量为25.5公斤每秒
正是因为我国高推核心机的改进潜力更大，WS10C在性能超过F119的时候，涡轮前进气温度只需要1850K左右就可以做到了。使用航空煤油燃烧能够达到的温度是有理论上限的，在2200K到2300K的样子，温升总会被用完的。而且提高涡轮前进气温度的代价是非常高昂的，需要使用含金属铼更多的单晶高温合金。而金属铼是稀有资源而且价格昂贵，所以能省还是省点。所以总的来说，目前美弟综合性能最强的发动机还是F119，综合作战能力最强的战斗机还是F22。虽然美弟早近十年装备了F22。但到目前为止，F22的性能并没有什么提高。F135的推力虽然有些优势，但是性能还是淹没在糟糕的系统设计里了，没有能体现出来。现在我们的歼20已经把美弟最强的战机F22踩到了脚底下。美弟要想扳回局面，只能寄希望于下一代战斗机了。但是我们的发展速度越来越快，不会再给美弟机会了。
